1、1实验 15 测定玻璃的折射率1.在“用插针法测玻璃砖折射率”的实验中,玻璃砖的 ab 边与 ab边相互平行,aa边与 bb边不平行。某同学在白纸上仔细画出了玻璃砖的两条边线 aa和 bb,如图所示。(1)实验时,先在玻璃砖的一侧插两枚大头针 P1和 P2以确定入射光线 AO。接着,眼睛在玻璃砖的 (选填“同一侧”或“另一侧”)观察所插的两枚大头针 P1和 P2,同时通过插第三、第四枚大头针来确定从玻璃砖射出的光线。 (2)实验中是否要求四枚大头针的针帽在同一视线上? (填“是”或“否”)。 (3)(多选)下列操作可以减小实验误差的是 (填字母代号)。 A.适当增大大头针 P1、P 2的间距B
2、.选择玻璃砖相互平行的 ab、ab边来测量C.选用尽可能细的笔画线D.使入射角接近于 90答案 (1)另一侧 (2)否 (3)AC解析 (1)实验时,先在玻璃砖的一侧插两枚大头针 P1和 P2以确定入射光线 AO;接着,眼睛在玻璃砖的另一侧观察所插的两枚大头针 P1和 P2,同时通过插第三、第四枚大头针来确定从玻璃砖射出的光线;(2)实验中要求四枚大头针的针尖在同一视线上,而不是针帽;(3)大头针 P1和 P2及 P3和 P4之间的距离适当大些时,相同的距离误差,引起的角度误差会减小,故 A 符合题意。用插针法测定折射率时,玻璃砖两表面不一定要平行,故 B 不符合题意。为了准确确定入射光线和折
3、射光线,选用尽可能细的笔画线,故 C 符合题意。为了减小测量的相对误差,选择的入射角应尽量大些,效果会更好,但不是接近 90,故 D 不符合题意。选 A、C。2.如图甲、图乙所示,在“用插针法测定玻璃的折射率”的实验中,当光线 AO 以一定入射角穿过两面平行的玻璃砖时,通过插针法找出跟入射光线 AO 对应的出射光线 OB,从而确定折射光线 OO。2(1)如图甲,测出入射角 i 和折射角 r,则玻璃的折射率 n= 。 (2)如图乙,以 O 为圆心,作圆与 OA、OO分别交于 P、Q 两点,过 P、Q 两点分别作法线 NN的垂线,垂足分别为 P、Q,则玻璃的折射率可以表示为 n= 。 答案 (1)
4、 (2)sinisinr PPQQ解析 (1)根据折射定律得,n= 。sinisinr(2)因为 sin i= ,sin r= ,所以 n= = 。PPR QQR sinisinrPPQQ3.如图所示,半圆形玻璃砖按图中实线位置放置,直边与 BD 重合。一束激光沿着半圆形玻璃砖的半径从圆弧面垂直 BD 射到圆心 O 点上。将玻璃砖绕 O 点逆时针缓慢地转过角度 (90),观察到折射光斑和反射光斑在弧形屏上移动。(1)在玻璃砖转动过程中,以下说法正确的是 ; A.折射光斑在弧形屏上沿 CFB 方向移动B.折射光斑的亮度逐渐变暗C.折射角一定小于反射角D.反射光线转过的角度为 (2)当玻璃砖转至
5、=45时,恰好看不到折射光线,则此玻璃砖的折射率 n= 。 答案 (1)B (2) 2解析 (1)折射光斑在弧形屏上沿 CD 方向移动,A 错误;随着入射角增大,反射光增强,而折射光减弱,故折射光斑的亮度逐渐变暗,B 正确;根据折射定律可以知道,折射角一定大于入射角,而反射角等于入射3角,则折射角一定大于反射角,C 错误。根据反射定律和几何知识得知,玻璃砖转过角度 ,则反射光线转过角度为 2,D 错误。(2)当玻璃砖转至 =45时,恰好看不到折射光线,恰好发生了全反射,则得临界角 C=45,由临界角公式 sin C= 计算得出折射率 n= 。1n 24.“测定玻璃的折射率”实验中,白纸上放好玻
6、璃砖,在玻璃砖的一侧插上两枚大头针 P1和 P2,然后在另一侧透过玻璃砖观察,并依次插上大头针 P3和 P4。(1)(多选)在插 P3和 P4时,正确的操作是 。 A.使 P3只挡住 P2的像B.使 P4只挡住 P3的像C.使 P3能同时挡住 P2和 P1的像D.使 P4能同时挡住 P3和 P2、P 1的像(2)如图,请将光路图补充完整,并在图中标出光线进入玻璃砖发生折射现象的入射角 1和折射角 2。(3)对入射角 1和折射角 2进行测量,根据折射率 n= 可计算得出玻璃的折射率 答案 (1)CD (2)见解析 (3)sin 1sin 2解析 (1)实验的过程中,要先在白纸上放好玻璃砖,在玻璃
7、砖的一侧插上两枚大头针 P1和 P2,然后在玻璃砖另一侧观察,调整视线使 P1的像被 P2的像挡住,接着在眼睛所在一侧相继又插上两枚大头针 P3、P 4,使 P3挡住 P1、P 2的像,使 P4挡住 P3和 P1、P 2的像,故 A、B 错误,C、D 正确;选 C、D。(2)光路图及光线进入玻璃砖发生折射现象的入射角 1和折射角 2如图所示:(3)根据折射定律有 n= 。sin 1sin 245.用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时,先在白纸上放好圆弧状玻璃砖,在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针 P1、P 2,然后在玻璃砖的另一侧观察,调整视线使 P1的像被 P2的像挡住,接着在眼睛所在的一侧
8、插两枚大头针 P3和 P4,使 P3挡住 P1和 P2的像,P 4挡住 P3以及 P1和 P2的像,在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓,如图甲所示,其中 O 为两圆弧圆心,图中已画出经过 P1、P 2点的入射光线。(1)在图上补画出所需的光路。(2)为了测出玻璃的折射率,需要测量入射角和折射角,请在图中的 AB 分界面上画出这两个角。(3)用所测物理量计算折射率的公式为 n= 。 (4)为了保证在弧面 CD 得到出射光线,实验过程中,光线在弧面 AB 的入射角应适当 (填“小一些”“无所谓”或“大一些”)。 (5)多次改变入射角,测得几组入射角和折射角,根据测得的入射角和折射角的正弦值,画
9、出了如图乙所示的图像,由图像可知该玻璃的折射率 n= 。 答案 (1)见解析 (2)见解析 (3) (4)小一些 (5)1.5sinisinr解析 (1)连接 P3、P 4与 CD 交于一点,此交点即光线从玻璃砖中射出的位置,由于 P1、P 2的连线与 AB 的交点即光线进入玻璃砖的位置,连接两交点即可作出玻璃砖中的光路,如图所示。(2)连接 O 点与光线在 AB 上的入射点,画出入射角 i 和折射角 r 如图所示。(3)由折射定律可得 n= 。sinisinr(4)为了保证能在弧面 CD 上有出射光线,实验过程中,光线在弧面 AB 上的入射角应适当小一些,才不会使光线在 CD 面上发生全反射。(5)图线的斜率 k= =n,由题图乙可知图线的斜率为 1.5,即该玻璃的折射率为 1.5。sinisinr
