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上海市第二十一届初中物理竞赛（大同中学杯）决赛（实验）试题姓名学校准考证号得分2007年4月考试时间60分钟试题一一束光入射三棱镜的一个光学面经过折射后从另一个光学面射出入射光和出射光之间的夹角称为偏向角用δ表示见附图δ根据理论推导可以知道δ存在一个最小值称为最小偏向角用δmin表示。三棱镜的两个光学面之间的夹角称为三棱镜的顶角用A表示则棱镜材料的折射率n可以表示为利用所提供的实验器材测量三棱镜的顶角A和最小偏向角δmin并由上式计算棱镜对红色激光的折射率。实验要求：1、简要地写出实验步骤及计算公式2、在试卷相应位置上进行实验操作并画出实验操作示意图3、实验结果要求有3位有效数字实验误差要求在一定范围内。可供器材：1、三棱镜一块。2、红色半导体激光器一个（连电源）3、大头针若干个泡沫塑料板一块白纸一张量角器一把直尺一把光屏一个。警示：实验中不能用眼睛直接对着激光观察防止激光灼伤眼睛！！！测量棱镜顶角A简要写出实验操作步骤实验操作示意图测量三棱镜顶角A测量棱镜对红色激光的最小偏向角δmin1）简要写出实验操作步骤2）实验操作示意图3）测量最小偏向角δmin三、计算棱镜对红色激光的折射率n参考答案测量三棱镜顶角A一、光学方法测量1、实验步骤白纸放在泡沫塑料板上三棱镜置于白纸上在实验中不能移动三棱镜。用激光束射向棱镜的一个光学平面转动激光器改变激光束入射方向使入射光束和光学平面垂直（光束按原路返回）用大头针确定入射光方向。用激光束射向棱镜的另一个光学平面重复步骤2）确定另一光学面的法线方向测量棱镜顶角A。测量方法1：直接用量角器测量θ利用公式A=180°-θ求顶角A或者直接测量棱镜顶角A。测量方法2：用几何方法作出直角三角形利用公式计算顶角A。2、实验操作示意图改变入射方向半导体激光器三棱镜半导体激光器改变入射方向三棱镜底边AθAab3、测量计算棱镜顶角A方法1：θ=方法2：a=b=。。二、针插法测量1、实验步骤1）、白纸放在泡沫塑料板上三棱镜置于白纸上在实验中不能移动三棱镜。2）、用大头针确定三棱镜两个光学面的位置。3）、用铅笔画出两个光学面的夹角并用量角器测量三棱镜顶角A。2、实验操作示意图箭头为大头针插入位置3、用量角器测量三棱镜顶角A。A=。方法二说明：用铅笔直接在纸上画出三棱镜顶角也可以但不能用量角器直接测量由于三棱镜较小这样测量误差较大不符合实验规范的要求。测量最小偏向角1、实验步骤1）白纸放在泡沫塑料板上三棱镜置于白纸上。用半导体激光束射向棱镜的一个光学平面在另一光学面外利用物屏观察出射光点。2）固定半导体激光器使入射光束的方向不变转动三棱镜使出射光点向偏向角减少的方向移动当光点移动到偏向角最小的位置时用大头针确定入射光束和出射光束的方向。3）测量棱镜对激光的最小偏向角δmin。测量方法和测量顶角一样有两种。这里不再重复。2、实验操作示意图三棱镜转动方向半导体激光器三棱镜底边光点移动方向δ屏3、测量计算最小偏向角测量结果δmin≈39.5°三、计算棱镜对λ=6500Å的激光的折射率。上海市第二十一届初中物理竞赛（大同中学杯）决赛（实验）试题试题一评分细则姓名准考证号学校监考教师实验内容应得分实得分测量三棱镜顶角A光学方法测量实验步骤1.器材放置不指明“实验中三棱镜不能移动”不给分215152.一个光学面法线方向的确定（光束按原路返回）。13.另一光学面法线方向的确定（光束按原路返回）。14.测量棱镜顶角A（两种方法中任意一种）1实验示意图2实验操作操作方法不正确扣5分（固定激光器；转动三棱镜光点向偏向角减小的方法移动。）6测量1.量角器测量直接测量顶角A（读数不正确扣1分）；2.测量θ利用公式A=180-θ计算（读数不正确扣1分公式1分）22.测量直角三角形直角边a、b利用公式计算（公式1分读数不正确扣1分）针插法测量实验步骤1.器材放置不指明“实验中三棱镜不能移动”不给分2152.用大头针确定三棱镜顶角边的位置23.用铅笔画出顶角A用量角器测量1实验示意图2实验操作操