湖北省光谷第二高级中学高三物理 专题4 光学重要实验的创新与设计定稿.doc

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1、专题4光学重要实验的创新设计专题概述◇◆考情分析光学重要实验有两个：测定玻璃的折射率和用双缝干涉测光的波长。前者为几何光学的知识的考查，后者为光的干涉知识的考查。高考中对光学实验的命题以教材中的实验原理、实验操作步骤和实验误差分析为重点，前者的实验题经常出现选择题中，后者的实验往往考查基本公式和基本规律。◇◆复习指导光学实验与电学实验相比较，应该更容易掌握。测定玻璃的折射率的实验中以考查折射定律为核心，要求能熟练画光路图、理解入射角与折射角的定义、熟练操作实验过程并亲自做实验、运用数学圆的知识通过刻度尺测量长度来巧妙代替用量角器测角度从而减小实验误差；用双缝干涉测光的波长实

2、验中以考查相邻的两条亮（暗）条纹间距的公式为核心，要求熟练掌握测量头读数方法，会分析不同单色光的波长、屏与双缝间距离、双缝间距对相邻的两条亮（暗）条纹间距的影响。典例调研考点一测定玻璃的折射率的创新设计AP1P2P3xyαβOM【调研1】如图，画有直角坐标系Oxy的白纸位于水平桌面上，M是放在白纸上的半圆形玻璃砖，其底面的圆心在坐标的原点，直边与x轴重合，OA是画在纸上的直线，P1、P2为竖直地插在直线OA上的两枚大头针，P3是竖直地插在纸上的第三枚大头针，α是直线OA与y轴正方向的夹角，β是直线OP3与轴负方向的夹角，只要直线OA画得合适，且P3的位置取得正确，测得角α和

3、β，便可求得玻璃得折射率。（1）某学生在用上述方法测量玻璃的折射率，在他画出的直线OA上竖直插上了P1、P2两枚大头针，但在y<0的区域内，不管眼睛放在何处，都无法透过玻璃砖看到P1、P2的像，他应该采取的措施是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（2）若他已透过玻璃砖看到了P1、P2的像，确定P3位置的方法是_____

4、_______________________________。（3）若他已正确地测得了的α、β的值，则玻璃的折射率n=_____________________________.【解析】（1）由于光线是从光密介质进入光疏介质的，如果入射角度α过大，会导致在x轴上发生全反射现象，而在y<0的区域内，不管眼睛放在何处，都无法透过玻璃砖看到P1、P2的像，故采取的措施为减小入射角α，在白纸上另画一条与y轴正方向的夹角较小的直线OA，然后按正确的实验进行操作。（2）插入P3后，P3刚好能挡住P1、P2的像，说明光线从玻璃中入射到空气中的出射光线经为OP3，这样P1、P2的像就被P

5、3挡住。（3）根据折射定律，，注意β角为光疏介质中的角，其正弦值要大，才能保证折射率n大于1，符合折射定律的规律。-5-用心爱心专心【答案】（1）在白纸上另画一条与y轴正方向的夹角较小的直线OA，把大头针P1、P2竖直地插在所画的直线上，直到在y<0的区域内透过玻璃砖能看到P1、P2的像。（2）插上P3后，P3刚好能挡住P1、P2的像。（3）αβOP2′P2P1P1′【方法归类】1、测定玻璃的折射率的实验，难点在于找到入射角和折射角，正确理解折射定律公式中分子与分母的大小关系。2、同时本实验的误差分析也是高考中常考的方式，关键在于在于将测量过程中的光路图与还原真实实验（或正

6、确实验操作步骤）的比较，通过折射定律进行合理分析。注意玻璃砖的两个侧面在白纸上的位置的正确划线与实际操作中的划线的区别、入射光线的入射点的正确操作与实际操作的区别、出射光线的出射点的正确操作与实际操作的区别、入射点与出射点的正确操作与实际操作的区别等几个方面，是正确进行误差分析的必经之路。3、该实验的原理中要求用量角器测量入射角和折射角，但由于量角器本身是粗测的仪器，故该实验原理常常会有其它更加合理的原理代替，如图所示，将入射点O作为圆心，以入射光线的延长线OP2为半径做圆，此圆与折射光线相交于P1，则入射角α的正弦值sinα=P2P2′/OP2，折射角β的正弦值sinβ=

7、P1P1′/OP1，OP1与OP2为圆的半径，故折射率n==，这样用测量OP1与OP2的长度来代替用量角器测量角度，大大减小了测量的误差。考点二测光的波长实验的创新设计【调研2】0101505102530图a图b在某次用双缝干涉测光的波长的实验中，已知双缝到光屏之间的距离是600mm，双缝之间的距离是0.20mm，某同学在用测量头测量时，先将测量头目镜中看到的分划板中心刻线对准某条亮纹（记作第1条）的中心，这时手轮上的示数如图a所示．然后他转动测量头，使分划板中心刻线对准第7条亮纹的中心，这时手轮上的示数如图b所示