题目内容
【题目】甲、乙两个研究小组的同学去实验室进行光学实验的研究:
(1)甲研究小组根据所学的光学知识,设计了一个测量液体折射率的仪器,如图所示,在一个圆盘上,过圆心O作两条互相垂直的直径BC、EF,在半径OA上,垂直盘面插下两枚大头针P1、P2,并保持P1、P2位置不变,每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中,而且总使得液面与直径BC相平,EF作为界面的法线,然后在图中右上方区域观察P1、P2的像,并在圆周上插上大头针P3,使P3正好挡住P1、P2的像,通过计算,预先在圆周EC部分刻好了折射率的值,这样只要根据P3所插的位置,就可直接读出液体折射率的值.则
①图中P3、P4两位置中对应的折射率较大的是____(填P3或P4)
②若∠AOF=30°,OP3与OC的夹角为30°,则P3处所对应的折射率的值为_____
(2)乙实验小组进行“用双缝干涉测光的波长”实验,如图甲所示将实验仪器按要求安装在光具座上,并选用缝间距d=0.20mm的双缝屏.从仪器注明的规格可知,像屏与双缝屏间的距离L=700mm.然后,接通电源使光源正常工作.
①已知测量头上主尺的最小刻度是毫米,副尺(游标尺)上有20分度.某同学调整手轮后,从测量头的目镜看去,使分划板中心刻度线与某条纹A中心对齐,如图乙所示,此时测量头上主尺和副尺的示数情况如图丙所示,此示数为_______mm;接着再转动手轮,使分划板中心刻度线与图丙中条纹B中心对齐,测得A到B条纹间的距离为8.40mm.利用上述测量结果,经计算可得经滤光片射向双缝的色光的波长λ=________m(保留2位有效数字).
②另一同学按实验装置安装好仪器后,观察到光的干涉现象效果很好.若他对实验装置作了一下改动后,在像屏上仍能观察到清晰的条纹,且条纹数目有所增加.以下改动可能实现这个效果的是_______
A.仅将滤光片移至单缝和双缝之间
B.仅将单缝远离双缝移动少许
C.仅将单缝与双缝的位置互换
D.仅将红色滤光片换成绿色的滤光片
【答案】(1)①P4 ② (2)①0.25mm ; 4.8×10-7 m ②D
【解析】
(1)①P4处对应的入射角较大,根据折射定律可知,P4处对应的折射率较大。
②由图看出,入射角为 i=∠AOF=30°,折射角r=∠EOP3=90°-30°=60°,则P3处所对应的折射率的值为:。
(2)①图中游标卡尺的主尺的刻度为0,游标尺的第5刻度与上边对齐,则读数为:0mm+0.05×5=0.25mm,A到B条纹间的距离为8.40mm,由图可知A到B条纹间的距离为5个条纹宽度,则:
根据公式
得:mm≈4.8×10-7m
②对实验装置作了一下改动后,在像屏上仍能观察到清晰的条纹,且条纹数目有所增加,可知各条纹的宽度减小。由公式得:仅将滤光片移至单缝和双缝之间,λ、L与d都不变,则△x不变。故A错误;仅将单缝远离双缝移动少许,λ、L与d都不变,则△x不变。故B错误;仅将单缝与双缝的位置互换,将不能正常观察双缝干涉。故C错误;仅将红色滤光片换成绿色的滤光片,λ减小,L与d都不变,则△x减小。故D正确。