2022年高考物理一轮复习实验测定玻璃的折射率用双缝干涉测光的波长练习

这是一份2022年高考物理一轮复习实验测定玻璃的折射率用双缝干涉测光的波长练习，共3页。
选择题部分共4小题，每小题6分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.
1.某同学安装好实验装置仪器后，成功观察到光的干涉现象.若他在此基础上对仪器的安装做如下改动，还能使实验成功的操作是( )
，其他不动
，其他不动
，其他不动
，其他不动
解析：干涉条纹是双缝发出的光叠加的结果，双缝后面的区域处处存在，所以屏前后移动，条纹仍然有；单缝是点光源，距双缝距离稍微变化仍能引起双缝后面叠加区域干涉，所以选项A、C正确；将滤光片放在单缝和双缝间，照到两缝上的光仍是振动情况完全一样的光源，故选项B正确；将单缝与双缝互换，失去了产生干涉的条件，即没有相干光源，故选项D错.
答案：ABC
“测定玻璃的折射率”的实验中，操作时将玻璃砖的界线aa′、bb′画好后误用另一块宽度稍窄的玻璃砖，如图甲所示.实验中除仍用原界线外，其他操作都正确.则所测玻璃的折射率将( )

解析：如图乙所示，光线实际上在A点发生折射，折射光线为AO′，OO为折射点，折射光线OO′，折射角为α，实际上折射角为β，β＜r＝α.故折射率偏小.
答案：B
3.某同学在做双缝干涉实验中，安装好实验装置后，在光屏上却观察不到干涉图样，这可能是由于( )
A.光束的中央轴线与遮光筒的中心轴线不一致，相差较大
解析：安装实验器件时要注意：光束的中央轴线与遮光筒的轴线要重合，光源与光屏正面相对，滤光片、单缝和双缝要在同一高度，中心位置在遮光筒轴线上，单缝与双缝要相互平行，才能使实验成功.当然还要使光源发出的光束不致太暗.据上述分析，可知选项A、C正确.
答案：AC
4.图示为双缝干涉实验中产生的条纹图样，甲图为用绿光进行实验的图样，a为中央亮条纹；乙图为换用另一种单色光进行实验的图样，a′为中央亮条纹，则下列说法正确的是( )
A.乙图可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长
B.乙图可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长
C.乙图可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短
D.乙图可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短 甲 乙
解析：由于条纹宽度Δx＝eq \f(L,d)λ，波长越长条纹宽度越大，又因红光的波长比绿光的波长长，而紫光的波长比绿光的波长短.故选项A正确.
答案：A
非选择题部分共6小题，共76分.
5.(8分)在一次“测定玻璃的折射率”的实验中，采用了如下方法：将一块半圆形玻璃砖放在水平面上(如图所示)，用一束光线垂直玻璃砖直径平面射入圆心O，以O为转动轴在水平面内缓慢转动半圆形玻璃砖，当刚转过θ角度时，观察者在玻璃砖平面一侧恰好看不到出射光线，这样就可以知道该玻璃砖的折射率n的大小.那么，上述测定方法主要是利用了 的原理，该玻璃的折射率n＝ .
解析：此测定方法显然是利用了全反射的原理.由题意可知，此玻璃的临界角C＝θ，即sin C＝sin θ＝eq \f(1,n)，所以n＝eq \f(1,sin θ).
答案：全反射 eq \f(1,sin θ)
6.(8分)用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间的距离d＝ mm，双缝到毛玻璃屏间的距离L＝ cmx1＝ mm；然后再转动手轮使划分线对准第5条明条纹，如图丁所示，此时卡尺的主尺和游标的位置如图己所示，则游标卡尺上的示数x2＝ nm.
解析：由Δx＝eq \f(a,n－1)和Δx＝eq \f(L,d)λ两式，代入数据即可.
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7.(15分)某同学在测定一厚度均匀的圆形玻璃砖的折射率时，先在白纸上作一与圆形玻璃砖同半径的圆，圆心为OP1和P2，在另一侧再先后插两枚大头针P3和P4，使从另一侧隔着玻璃砖观察时，大头针P3、P4和P1、P2的像恰在一条直线上.移去圆形玻璃砖和大头针后，如图甲所示.
(1)在图甲中作出光线在圆形玻璃内的传播方向.
(2)标出入射角i和折射角r，写出玻璃折射率的公式n＝ .
解析：(1)连接P1、P2，得入射光线与圆交于M点；再连接P3、P4，得出射光线与圆交于N点；连接M、N就得到光在玻璃内的传播路径，如图乙所示.
(2)入射角i和折射角r如图乙所示，由折射定律可得：
n＝eq \f(sin i,sin r).
答案：(1)光路图如图乙所示.
(2)入射角i和折射角r如图乙所示 eq \f(sin i,sin r)
8.(15分)图示是用“双缝干涉测光的波长”的实验装置示意图.
(1)图中①是光源，⑤是光屏，它们之间的②、③、④依次是 、 和 .
(2)下列操作能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离的是 .
A.增大③和④之间的距离
B.增大④和⑤之间的距离
(3)一同学在“用双缝干涉测光的波长”实验中，使用的双缝的间距为 cm，测得双缝与光屏之间的距离为50 cm.第1级亮纹中心到第5级亮纹中心的距离为 cm，则待测单色光的波长是 cm.
解析：Δx＝eq \f(,4) cm
λ＝Δx·eq \f(d,L)＝4.5×10－5 cm.
答案：(1)滤光片 单缝 双缝
(2)B
(3)4.5×10－5
甲
9.(15分)现要估测一矩形玻璃砖的折射率n，给定的器材有：待测玻璃砖、白纸、铅笔、大头针1枚、直尺、直角三角板.实验时，先将直尺的一端O和另一点M标上两个明显的标记，再将玻璃砖平放在白纸上，沿其两个长边在白纸上画出两条直线AB、CD，再将直尺正面紧贴玻璃砖的左边缘放置，使O点与直线CD相交，并在白纸上记下点O、点M的位置，如图甲所示，然后在右上方通过AB所在界面向左下方观察，调整视线方向，让O点挡住M的像，再在观察的一侧插上大头针，使大头针挡住M、O的像，记下大头针P点的位置.
(1)请在原图上作出光路图.
(2)计算玻璃砖的折射率的表达式为：n＝ (用图中线段字母表示)
解析：(1)调整视线方向，当O点挡住M的像时，从O点发出的光线经玻璃折射后与从M点发出的光线经AB面反射后重合.在观察的一侧插上大头针，使大头针挡住M、O的像，则大头针的位置为折射光线射出玻璃的点和从M点发出的光线在AB面上的反射点，如图乙所示.
乙
(2)由几何关系作出角度i、rn＝eq \f(sin i,sin r)＝eq \f(\f(PQ,MP),\f(PQ,OP))＝eq \f(OP,MP).
答案：(1)光路图如图乙所示 (2)eq \f(OP,MP)
10.(15分)麦克斯韦在1865年发表的《电磁场的动力学理论》一文中揭示了电、磁现象与光的内在联系及统一性，即光是电磁波.
(1)一单色光波在折射率为1.5的介质中传播，某时刻电场横波图象如图甲所示，求该光波的频率.
(2)图乙表示两面平行玻璃砖的截面图，一束平行于CD边的单色光入射到AC界面上，a、bab从玻璃砖中首次出射的光路图，并标出出射光线与界面法线夹角的度数.
[2008年高考·山东理综卷]
解析：(1)设光在介质中的传播速度为v，波长为λ，频率为f，则：
f＝eq \f(v,λ)，v＝eq \f(c,n)
联立解得：f＝eq \f(c,nλ)
从波形图上读出波长λ＝4×10－7 m
代入数据解得：f＝5×1014 Hz.
(2)光路图如图丙所示.
丙
答案：(1)5×1014 Hz (2)如图丙所示