國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書思考題參考答案-光學(xué)

PAGEPAGE4實(shí)驗(yàn)二十八測(cè)定玻璃的折射率【思考題參考答案】1．視深法和光路法測(cè)量時(shí)，玻璃磚兩個(gè)界面的平行度對(duì)測(cè)量結(jié)果有什么影響？為什么？答：玻璃磚兩個(gè)界面的平行度對(duì)光路法測(cè)量結(jié)果沒(méi)有影響。這是因?yàn)槿绻麅蓚€(gè)界面不平行，可以看成三棱鏡，出射線偏向厚度增加方向（相當(dāng)于底部），只要用光路法找到入射線、出射線和兩個(gè)界面，都能確定對(duì)應(yīng)的入射角和折射角，從而按折射定律計(jì)算折射率。對(duì)視深法測(cè)量結(jié)果是否影響，請(qǐng)自己根據(jù)測(cè)量原理思考。2．視深法和光路法測(cè)量時(shí)，玻璃磚厚些還是薄些好？為什么？答：厚些好。在視深法中，玻璃磚越厚h越大，這樣由于像的位置不準(zhǔn)引起的相對(duì)誤差越小。在光路法中，玻璃磚越厚，由于ABCD位置定的不準(zhǔn)，引起入射角和折射角的誤差越小，折射率的相對(duì)測(cè)量誤差越小。3．光路法測(cè)量時(shí)，為什么入射角不能過(guò)大或過(guò)??？答：折射率決定于兩個(gè)角度的正弦比，入射角太小時(shí)，角度誤差引起正弦函數(shù)的誤差變大，入射角和折射角測(cè)量誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的誤差影響變大。入射角太大時(shí)，折射角也變大，折射能量太小，同時(shí)由于色散嚴(yán)重，出射光束徑跡不清晰（或在利用大頭針顯示光路時(shí)，大頭針虛像模糊）折射角不易定準(zhǔn)。AABCDabcdir答：折射率的測(cè)量值偏小。如果所畫直線ab和cd的間距大于玻璃磚的真實(shí)厚度，如圖所示。實(shí)際折射線如圖中虛線，而作圖的折射線為圖中實(shí)線，測(cè)量的折射角大于實(shí)際折射角，折射率，測(cè)量折射率值偏小。間距小于玻璃磚的真實(shí)厚度的問(wèn)題，自己回答。實(shí)驗(yàn)二十九測(cè)定薄透鏡的焦距【思考題參考答案】1．作光學(xué)實(shí)驗(yàn)為何要調(diào)節(jié)共軸？共軸調(diào)節(jié)的基本步驟是什么？對(duì)多透鏡系統(tǒng)如何處理？答：光學(xué)實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常要用一個(gè)或多個(gè)透鏡成像。由于透鏡在傍軸光線（即近軸光線）下成像質(zhì)量好，基本無(wú)像差，可以減小測(cè)量誤差，必須使各個(gè)透鏡的主光軸重合(即共軸)。否則，會(huì)造成成像質(zhì)量低，甚至光路不通。共軸調(diào)節(jié)的基本步驟是：（1）粗調(diào)。將物、透鏡、屏等元件靠近光源，調(diào)節(jié)它們的取向和高低、左右位置，使它們的中心處在一條和水平導(dǎo)軌平行的直線上，且這些元件的面要與導(dǎo)軌垂直；（2）細(xì)調(diào)。借助于其它儀器和成像規(guī)律，按一定順序，仔細(xì)調(diào)節(jié)每個(gè)元件的中心位置和中心面，最大限度做到共軸。例如利用位移法成像的規(guī)律進(jìn)行共軸調(diào)節(jié)，保持物不動(dòng)，成小像時(shí)調(diào)光屏，使光屏中心與小像中心重合；成大像時(shí)調(diào)透鏡，使大像中心與光屏中心重合。如此反復(fù)幾次即可調(diào)節(jié)共軸。對(duì)多透鏡系統(tǒng)，先調(diào)節(jié)單個(gè)透鏡的共軸，再逐次放入其它透鏡，每放入一個(gè)透鏡調(diào)節(jié)成像和它的高低左右，使同一物點(diǎn)在屏上的像點(diǎn)位置不變。2．位移法測(cè)透鏡焦距，為何物屏間距離要大于四倍焦距？此法有何優(yōu)點(diǎn)？物屏距離為何不可取的太大？答：物屏間距離要大于四倍焦距是兩次成實(shí)像的條件。如果物屏間距離小于四倍焦距，當(dāng)移動(dòng)凸透鏡時(shí)不能兩次成實(shí)像，無(wú)法用位移法測(cè)量焦距。位移法的優(yōu)點(diǎn)是：通過(guò)測(cè)量?jī)纱纬上駮r(shí)凸透鏡的位移測(cè)量焦距，克服了透鏡光心與滑塊刻痕不一致引起的系統(tǒng)誤差。另外位移法測(cè)量時(shí)，像的清晰容易判斷。一旦屏上出現(xiàn)清晰的像，當(dāng)透鏡的位置稍有變化時(shí)，它總是同時(shí)影響到物距和像距，并且是一個(gè)變小，另一個(gè)變大，像的清晰程度變化明顯．在位移法測(cè)量焦距時(shí)，如果物屏距離太大，勢(shì)必造成大像太大，小像太小，這樣大像模糊不清，很難準(zhǔn)確判斷成大像時(shí)凸透鏡的準(zhǔn)確位置，使測(cè)量誤差變大。3．怎樣用視差法確定實(shí)像位置？答：用“針尖”取代像屏，置于實(shí)像附近。觀察者眼睛左右、上下移動(dòng)，觀察針尖與實(shí)像之間的視差，若像的移動(dòng)方向與眼睛移動(dòng)方向相同，說(shuō)明像在針尖與透鏡之間，將針尖推向透鏡；反之，則將針尖推向觀察者。直至眼睛移動(dòng)時(shí)，像和針尖不錯(cuò)位，即無(wú)視差，這時(shí)針尖的位置就是實(shí)像的位置。4．能否用眼睛直接觀察實(shí)像？為什么人們喜歡用毛玻璃（或白屏）看實(shí)像？答：當(dāng)然能，但是，只能迎著光在一狹窄范圍內(nèi)（主軸附近）看到實(shí)像。用毛玻璃（或白屏）看實(shí)像，由于漫反射，可以從更大范圍內(nèi)看到實(shí)像。5．物像距法測(cè)凹透鏡焦距二次成像的前提條件是什么？*答：放入凹透鏡后組合透鏡應(yīng)為正透鏡，組合透鏡焦距為，則當(dāng)時(shí)就能成實(shí)像。（1），；（2）。6．自準(zhǔn)直法測(cè)凸透鏡焦距，當(dāng)物距遠(yuǎn)小于焦距時(shí)，也會(huì)在物屏上生成一倒立、等大的實(shí)像，且取走平面鏡后，此像依然存在，請(qǐng)予以解釋。（2）調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡光軸與分光計(jì)的中心軸相垂直時(shí)，如果只對(duì)一個(gè)光學(xué)面觀察到反射的十字像，如何調(diào)節(jié)？

答：當(dāng)望遠(yuǎn)鏡光軸和載物臺(tái)都傾斜，但望遠(yuǎn)鏡的光軸垂直或大致垂直于光學(xué)平行平板的鏡面時(shí)，從望遠(yuǎn)鏡中可觀察到反射的十字像。將光學(xué)平行平板隨載物臺(tái)轉(zhuǎn)過(guò)180度后，望遠(yuǎn)鏡的光軸與光學(xué)平行平板的鏡面不再有垂直或大致垂直的關(guān)系，反射的十字像則可能無(wú)法