——#—高考沖刺：熱學(xué)、光學(xué)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)【高考展望】實(shí)驗(yàn)17、用油膜法估測分子的大小實(shí)驗(yàn)18、測定玻璃的折射率實(shí)驗(yàn)19、用雙縫干涉測光的波長課程標(biāo)準(zhǔn)取消了“用油膜法估測分子的大小”的實(shí)驗(yàn)。最近幾年高考熱點(diǎn)實(shí)驗(yàn)為：“測定玻璃的折射率”，考察頻率高，有一定的難度，主要體現(xiàn)在考察基本實(shí)驗(yàn)方法、數(shù)據(jù)處理、作圖處理上，而且有進(jìn)一步深入挖掘的可能?！坝秒p縫干涉測光的波長”也常有考題，但這個(gè)實(shí)驗(yàn)靈活性不足，不便于發(fā)揮或進(jìn)行深入挖掘處理。實(shí)驗(yàn)試題的命題趨勢：在基本實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，向創(chuàng)新和綜合方向發(fā)展?！痉椒c(diǎn)撥】實(shí)驗(yàn)17、實(shí)驗(yàn)18的實(shí)驗(yàn)方法主要體現(xiàn)在基本作圖上，這也是實(shí)驗(yàn)基本方法，一定要掌握好。實(shí)驗(yàn)19的實(shí)驗(yàn)方法主要體現(xiàn)在精密量具的讀數(shù)上，掌握了游標(biāo)卡尺和螺旋測微器的原理和讀數(shù)方法后，對實(shí)驗(yàn)19的讀數(shù)也就會了?！镜湫屠}】實(shí)驗(yàn)十七、用油膜法估測分子的大小【實(shí)驗(yàn)原理】將一滴已測出體積丫的油滴在水面上，油在水面上展開形成了一單分子油膜，假設(shè)油分子是球形的，并且油膜中的分子是一個(gè)挨著一個(gè)緊密排列的，那么便可認(rèn)為油膜的厚度就等于油分子的直徑．實(shí)驗(yàn)中如果算出一定體積的油酸在水面上形成的單分子油膜的面積為VS,即可算出油酸分子的大小，直徑d=-。S例1、在做“用油膜法估測分子的大小”實(shí)驗(yàn)中，油酸酒精溶液的濃度為每104mL溶液中有純油酸6mL.用注射器得1mL上述溶液中有液滴50滴.把1滴該溶液滴入盛水的淺水盤里，待水面穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺水盤上，在玻璃板上描出油膜的輪廓，隨后把玻璃放在坐標(biāo)紙上，其形狀如圖所示，坐標(biāo)中正方形小方格的邊長為20mm.求：(1)油酸膜的面積是多少？(2)每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是多少？(3)根據(jù)上述數(shù)據(jù)，估測出油酸分子的直徑是多少？【答案】(1)2.4x10-24，(2)1.2x10-5mL，(3)5x10-1om?！窘馕觥?1)求油酸膜的面積時(shí)，先數(shù)出“整”方格的個(gè)數(shù)，對剩余小方格的處理方法是:不足半個(gè)的舍去，多于半個(gè)的算一個(gè)，數(shù)一下共有59個(gè)小方格。面積S=nS=59x(20x10-3)2m2=2.4x10-2m20(2)由于104mL中有純油酸6mL，則1mL中有純油酸km=6x10-4mL，104而1mL上述溶液有50滴，故1滴溶液中含有純油酸為6x106x10-650mL=1.2x10-5mL=1.2x10-11m3、，，V 1.2x10-11（3）由d=/知，油酸分子直徑d=———m=5.0x10-10m。S 2.4x10-2【總結(jié)升華】要會快速數(shù)出格子的總數(shù)；計(jì)算分子直徑時(shí)要注意單位換算。估算類問題的求解，結(jié)果不要求很準(zhǔn)確，但數(shù)量級不能錯(cuò)。舉一反三【高清課堂：396693分子動理論例7】【變式】在“用油膜法估測分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中,已知滴入水中的油酸溶液中所含的純油酸的體積為4.0X10-6mL,將玻璃板放在淺盤上描出油膜輪廓，再將玻璃板放在邊長為1.0cm的方格紙上，所看到的圖形如圖。那么該油膜的面積約為cm2（保留兩位有效數(shù)字）。由此可估計(jì)出油酸分子的直徑約為cm（保留一位有效數(shù)字）。【答案】85（83~88得全分），5X10-8【解析】大半個(gè)格子就計(jì)數(shù)，小半個(gè)格子就舍去，數(shù)得格子數(shù)約為85個(gè)，方格紙每格面積為1cm2,所以該油膜的面積約為85cm2。V4x10-6x10-6油酸分子的直徑d=一= m=5x10-10m=5x10-8cmS 85x10-4實(shí)驗(yàn)十八、測定玻璃的折射率【實(shí)驗(yàn)原理】如圖所示，當(dāng)光線AO以一定入射角穿過兩面平行的玻璃磚時(shí)，通過插針法找出跟入射光線AO對應(yīng)的出射光線的OB,從而確定折射光線OO'o方法一：測出入射角i和折射角r,根據(jù)n=sini-可算出玻璃的折射率。sinr方法二：如圖所示，以O(shè)為圓心，作圓與OA、OO'分別交于P、Q點(diǎn)，過P、Q點(diǎn)分別作法線NN'的垂線，垂足分別為P、Q',測量出PP'和QQ'的長度，則玻璃的折射率n=—-

例2、用三棱鏡做測定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)，先在白紙上放好三棱鏡，在棱鏡的一側(cè)插上兩枚大頭針P1和P2，然后在棱鏡的另一側(cè)觀察，調(diào)整視線使P1的像被P2擋住，接著在眼睛所在的一側(cè)插兩枚大頭針P3和P4，使P3擋住P1和P2的像。P4擋住P3和P1，P2的像，在紙上標(biāo)出的大頭針位置和三棱鏡輪廓如圖所示。（1）在圖上畫出所需的光路。（2）為了測出棱鏡玻璃的折射率，如果實(shí)驗(yàn)器材除了題目中所用的器材外，還有直尺、量角器，需要測量的量是： 或 ，在圖上標(biāo)出它們。（3）計(jì)算折射率的公式是：n=或?！敬鸢浮恳娊馕?。【解析】（1）如圖所示，（2）入射角i和折射角r，畫出通過P1P2和P3P4的光線，包括在棱鏡內(nèi)的那部分路徑?；蚓€段【解析】（1）如圖所示，（2）入射角i和折射角r，siniEFOG（3）計(jì)算折射率的公式是n二元或n二O?GHRR【總結(jié)升華】實(shí)驗(yàn)中如果采用的不是兩面平行玻璃磚，如采用三棱鏡，半圓形玻璃磚，只是出射光和入射光不平行，但一樣能測出折射率。還要注意所給器材不同，所需測量數(shù)據(jù)不同，計(jì)算折射率的表達(dá)式當(dāng)然也不同。舉一反三【變式1】某同學(xué)由于沒有量角器，他在完成了光路圖以后，以O(shè)點(diǎn)為圓心，10.00cm長為半徑畫圓，分別交線段OA于A點(diǎn)，交O、O連線于C點(diǎn)。過A點(diǎn)作法線NN的垂線AB交NN于B點(diǎn)，過C點(diǎn)作法線加的垂線CD交于NN于D點(diǎn)，如圖所示，用刻度尺量得

OB=8.00cm,CD=4.00cm。由此可得出玻璃的折射率n=貫【答案】1.50【解析】由圖可知，/AOB為入射角，/COD為折射角OB=8.00cm,CD=4.00cm。由此可得出玻璃的折射率n=貫【答案】1.50【解析】由圖可知，/AOB為入射角，/COD為折射角sin/AOB=AB,sin/COD=CD,OA OCOA=OC=R=10.00cm,AB=\AO22-OB2=6.00cmsini折射率n=sinr_/AOB_ABOA_AB_6.00/CODCDOCCD4.00=1.50【變式2】某同學(xué)用大頭針、三角板、量角器等器材測半圓形玻璃磚的折射率。開始玻璃磚的位置如圖中實(shí)線所示，使大頭針P「P2與圓心O在同一直線上，該直線垂直于玻璃磚的直徑邊，然后使玻璃磚繞圓心O緩慢轉(zhuǎn)動，同時(shí)在玻璃磚直徑邊一側(cè)觀察PrP2的像，且P2的像擋住P1的像。如此觀察，當(dāng)玻璃磚轉(zhuǎn)到圖中虛線位置時(shí)，上述現(xiàn)象恰好消失。此時(shí)只需測量出 表示出折射率n=，即可計(jì)算出玻璃磚的折射率。請用你的方法sin0【解析】由題意可知，當(dāng)玻璃磚轉(zhuǎn)過某一角度e時(shí)，剛好發(fā)生全反射，在直徑邊一側(cè)觀察不sin0到P1、P到P1、P2的像，做出如圖所示的光路圖可知，當(dāng)轉(zhuǎn)過角度e時(shí)，有n=(1)①若把鐵絲插在—位置，無論沿水平方向從什么方向看，鐵絲均無折斷現(xiàn)象。②如圖1所示的情景，與實(shí)際觀察的情況相符的是(其中O為圓心)。

（2）利用上述現(xiàn)象，用毫米刻度尺、三角板、三根細(xì)直鐵絲，可測液體折射率。實(shí)驗(yàn)步驟是：①用刻度尺測量找出直徑AB,并把刻度尺在刻度線的邊緣與AB（2）利用上述現(xiàn)象，用毫米刻度尺、三角板、三根細(xì)直鐵絲，可測液體折射率。實(shí)驗(yàn)步驟是：①用刻度尺測量找出直徑AB,并把刻度尺在刻度線的邊緣與AB重合后固定并測出直②將一根細(xì)鐵絲豎直固定于B處，用三角板找出過圓心O的垂直AB的直線，交杯緣于C,把一根細(xì)鐵絲豎直固定于C點(diǎn)。 完成上面的實(shí)驗(yàn)，填在相應(yīng)的橫線上。（3）利用上面的測量值，推算出折射率n的表達(dá)式（要有推算過程）?！敬鸢概c解析】（1）①圓心O處②BC（2）③把另一根鐵絲緊靠直尺AB邊移動，使其折射像與C處、B處的鐵絲三者重合。④測出鐵絲距B（或A）的距離。⑤求出折射率。（3）由上面的實(shí)驗(yàn)步驟知尸'是鐵絲在P時(shí)的像，PC為入射光線,0、為對應(yīng)的入射角和折射角，如圖3所示。1 2一一…… sin6由折射定律得〃=—^smU又smJ也二旦二又smJ也二旦二旦，2BC2RR2sin01OPPCR—PBRr2+(R-PB)22rR2+（R—PB）2所以折射率n=一、 （ .2（R—PB）例3、在做測定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)時(shí)。（1）甲同學(xué)在紙上正確畫出玻璃磚的界面ab前，不慎碰了玻璃磚使它向ab方向平移了一些，如圖（甲）所示，其后的操作都正確，但畫光路圖時(shí)，將折射點(diǎn)確定在ab和cd上，則測出的n值將。（2）乙同學(xué)為了避免筆尖接觸光學(xué)面，畫出的a'b'和c'd'都比實(shí)際側(cè)面向外側(cè)平移了一些，如圖（乙）所示，以后的操作均正確，畫光路圖時(shí)將入射點(diǎn)和折線點(diǎn)都確定在ab和c'd'上，則測出的n值將 。（3）丙同學(xué)在操作和作圖時(shí)均無失誤，但所用玻璃磚的兩個(gè)界面明顯不平行，這時(shí)測出的n值將。網(wǎng) (zJ【答案】（1）不變。（2）變小。（3）無影響。【解析】（1）不變，此時(shí)玻璃磚的平移對測量結(jié)果沒有影響。由圖（甲）可看出折射角不變，入射角相同，故測得的折射率將不變。（2）變小。由圖（乙）可看出，使入射點(diǎn)O向左移，折射點(diǎn)向右移，所畫出的折射角r比實(shí)際折射角r偏大，由n=s上知，測得的折射率偏小。sinr（3）無影響。同樣可根據(jù)入射光線和出射光線確定玻璃內(nèi)折射光線，從而確定入射角和折射角，只要第二個(gè)界面不發(fā)生全反射就行了。不過，入射光線和出射光線不平行，如圖（丙）?！究偨Y(jié)升華】不要憑想象去選擇答案，而是要通過作圖進(jìn)行分析，入射角、折射角改變了沒有，如果改變了，是變大了還是變小了，再根據(jù)折射定律公式從而得出正確的結(jié)論。舉一反三【變式】在用插針法測定玻璃磚折射率的實(shí)驗(yàn)中，甲、乙、丙三位同學(xué)在紙上畫出的界面aa'、bb與玻璃磚位置的關(guān)系分別如圖所示，①、②和③所示，其中甲、丙兩同學(xué)用的是矩形玻璃磚，乙同學(xué)用的是梯形玻璃磚.他們的其他操作均正確，且均以aa'、bb為界面畫光路圖．則甲同學(xué)測得的折射率與真實(shí)值相比 （填“偏大”“偏小”或“不變”）．乙同學(xué)測得的折射率與真實(shí)值相比 （填“偏大”“偏小”或“不變”）．丙同學(xué)測得的折射率與真實(shí)值相比【答案】偏??；不變；可能偏大、可能偏小、可能不變。【解析】用圖①測定折射率時(shí)，玻璃中折射光線偏大了，所以折射角增大，折射率減小；用圖②測折射率時(shí)，只要操作正確，與玻璃磚形狀無關(guān)；用圖③測折射率時(shí)，無法確定折射光線偏折的大小，所以測得的折射率可大、可小、可不變。實(shí)驗(yàn)十九、用雙縫干涉測光的波長【實(shí)驗(yàn)原理】如圖所示，電燈發(fā)出的光，經(jīng)過濾光片后變成單色光，再經(jīng)過單縫S時(shí)發(fā)生衍射，這時(shí)單縫S相當(dāng)于一個(gè)單色光源，衍射光波同時(shí)達(dá)到雙縫S1和S2之后，S1、S2雙縫相當(dāng)于二

個(gè)相位完全一致的單色相干光源，透過S1、S2雙縫的單色光波在屏上相遇并疊加，到S1,S2距離之差是波長整數(shù)倍的位置上，（如P1：P1S2一P1S1=鼠P2：P2S2一P2s1=2九）兩列光疊加后加強(qiáng)得到明條紋，在到S1、s2的距離之差為半波長的奇數(shù)倍的位置，兩列光相遇后相互抵消，出現(xiàn)暗條紋。這樣就在屏上得到了平行于雙縫S1、s2的明暗相間的干涉條紋。相鄰兩條明條紋間的距離Ax與入射光波長入，雙縫S1、S2間距離d及雙縫與屏的距離L有關(guān)，其關(guān)系為：aLyAx二一卜d只要測出Ax、d、L即可測出波長入，若光源與單縫間不加濾光片，則光源所發(fā)出的各種色光在屏上都分別發(fā)生疊加而出現(xiàn)明暗相間的條紋，但各種色光的波長不同，從而兩相鄰明條紋間的距離就不同，但是各色光在屏上到與S1、S2等距離的位置0處均出現(xiàn)明條紋，即明條紋在此重合。從而此處的條紋顏色為白色，但在其他位置上各色光的明條紋并不重合。從而，顯現(xiàn)出彩色條紋。兩條相鄰明（暗）條紋間的距離Ax，用測量頭測出。測量頭由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成，如圖所示。轉(zhuǎn)動手輪，分劃板會左、右移動。測量時(shí)，應(yīng)使分劃板中心刻線對齊條紋的中心（如圖所示）記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)。1，轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板向一側(cè)移動，當(dāng)分劃板中心刻線對齊另一條相鄰的明條紋中心時(shí)，記下手輪上的刻度數(shù)a2,兩次讀數(shù)之差就是相鄰兩條明條紋間的距離，即Ax=Ax很小，直接測量時(shí)相對誤差較大，通常測出n條明條紋間的距離a，再推算相鄰兩a條明（暗）條紋間的距離。Ax=一n-1實(shí)驗(yàn)器材放置的順序：光源濾光片單縫雙繾實(shí)驗(yàn)器材放置的順序：光源濾光片單縫雙繾例4、用雙縫干涉測光的波長，實(shí)驗(yàn)中采用雙縫干涉儀，它包括以下元件（）A.白熾燈B.單縫C.光屏D.雙縫E.濾光片（其中雙縫和光屏連在遮光筒上）.（1）把以上元件安裝在光具座上時(shí)，正確的排列順序是： 。（2）正確調(diào)節(jié)后，在屏上觀察到紅色的干涉條紋，用測量頭測出10條紅亮紋間的距離為。；改用綠色濾光片，其他條件不變，用測量頭測出10條綠亮紋間的距離為b,則一定有。b（填“大于”或“小于”）（3）若在雙縫干涉測光的波長的實(shí)驗(yàn)中，所用雙縫間距d=2mm,雙縫到屏的間距L=86.4cm，手輪的初始讀數(shù)為a=2.12mm，轉(zhuǎn)動手輪，分劃板中心刻線移動到第13條線時(shí)1手輪讀數(shù)a=5.54mm，求通過濾光片后的波長。2【答案】（1）AEBDC（2）大于（3）6.6x10-7m【解析】（1）正確的排列順序是：白熾燈、濾光片、單縫、雙縫、光屏，即AEBDC。L（2）根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式Ax=-X，可知波長越長，干涉條紋間距越大，紅光的波d長大于綠光的波長，所以a大于b。a-a（3）相鄰兩條明（暗）條紋間的距離A=2 1，n一1L又雙縫干涉條紋間距公式Ax=-Xd代入數(shù)據(jù)解得通過濾光片后的波長為ddla一aX二一」 1L(n一ddla一aX二一」 1L(n一1) m=6.6x10-7m。86.4x10-2x(13-1)【總結(jié)升華】理解實(shí)驗(yàn)的基本原理、知道實(shí)驗(yàn)器材的正確排列順序、知道相關(guān)計(jì)算公式、正確進(jìn)行單位換算。舉一反三【變式1】利用雙縫干涉測光的波長的實(shí)驗(yàn)中，雙縫間距d=0.4mm,雙縫到光屏間的距離L=0.5m，用某種單色光照射雙縫得到干涉條紋如圖所示，分劃板在圖中A、B位置時(shí)游標(biāo)卡尺讀數(shù)也由圖中所給出，則：（1）分劃板在圖中A、B位置時(shí)游標(biāo)卡尺讀數(shù)分別為x=mm，x=mm，A B相鄰兩條紋間距Ax=mm；-i僅W-i僅W謊數(shù)1 2h“州疝If"一皿廿位時(shí)派教（2）波長的表達(dá)式X=，（用Ax、L、d表示），該單色光的波長X=m；（填“變大”（填“變大”、“不變”或“變小”）．【答案】（1）11.1,15.6,0.75；（2）入=d^,6.0x10-7m（3）變小L【解析】（1）A位置游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為11mm,游標(biāo)讀數(shù)為0.1x1mm=0.1mm,所以最終讀數(shù)為11.1mm.B位置游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為15mm,游標(biāo)讀數(shù)為0.1x6mm=0.6mm,所以最終讀數(shù)為15.6mm.x-x相鄰兩條紋間距Ax=「Th

66-I"mm=0.75mm6.L dAx（2）根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式Ax=-X，得波長的表達(dá)式X=d L代入數(shù)據(jù)得，入=6.0x10-7m. L——、、―—（3）根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式M=小知，頻率變高