测定玻璃的折射率(完美的物理实验-看完实验满分)

1测定玻璃的折射率一、类型训练卷1．(8分)测定玻璃的折射率的基本原理是用插针法确定光路找到跟入射光线相应的______________，用量角器量出测出入射角i和折射角r；根据折射定律计算出玻璃的折射率：_________________________。除了上述原理可以测量玻璃的折射率之外，根据______________只要测量出光在介质中速度v，也可以测量玻璃的折射率。如果测量出某单色光从玻璃射向空气的临界角为C，则该玻璃对此单色光的折射率____________________.2．（6分）测定玻璃的折射率时，为了减小实验误差应该注意的是（）A．玻璃砖的宽度宜大些B．入射角应尽量小些C．大头针应垂直插在纸面上D．大头针P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大些3．（6分）（’91全国）在《测定玻璃的折射率》的实验中对一块两面平行的玻璃砖，用“插针法”找出与入射光线对应的出射光线。现有甲、乙、丙、丁四位同学分别做出如图的四组插针结果。（如图1所示）（1）从图上看，肯定把针插错的是。（2）从图上看测量结果准确度最差的是。4．（6分）用三棱镜做测定玻璃折射率的实验。先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2挡住。接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3、P4使P3挡住P1、P2的像。P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图18-2所示。（1）在本题的图上画出所需的光路。（2）为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量的量是，______，在图上标出它们。（3）计算折射率的公式______或_______。5．（6分）在用插针法《测定玻璃的折射率》实验中，某同学正确在纸上画出玻璃砖界面aa’，但画出的界面bb’比实际位置偏高，如图18-3所示。这样再正确使用插针法，测出的折射率将偏（填“大”或者“小”）。6．（6分）如图18-4所示，将刻度尺直立在装满某种透明液体的广口瓶中，从刻度尺上A和B两点射出的光线AC和BC在C点被折射和反射后都沿直线CD传播，已知刻度尺上相邻两根长刻度线间的距离为1.0cm，刻度尺右边缘与广口瓶右内壁之间的距离d=2.5cm，由此可知，瓶内液体的折射率n=。a’ab’b图18-3图18－1甲乙丙丁P1P2P3P4图18-2C图18-4d1023456DBA27．（6分）某同学由于没有量角器，在完成了光路图以后，以O点为圆心，10.00cm长为半径画圆，分别交线段OA于A点，交O、O’连线延长线于C点，过A点作法线NN’的垂线AB交于B点，过C点作法线NN’的垂线CD交NN’于D，如图18-5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为。8．（6分）在《测定玻璃的折射率》实验中，甲、乙两个学生各设计了一个数据记录表格，而且都已完成了计算，你认为谁设计的是对的？答：。9．（6分）在利用单位圆法《测定玻璃的折射率》时，如果没有圆规，能否利用三角板和刻度尺测出玻璃的折射率，说说做法:___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.10．（10分）某同学利用一半圆柱形玻璃砖用插针法测量玻璃的折射率，图18-6中的半圆是描出的玻璃砖主截面的位置，A、B、C、D是该同学插下的四个针的位置。（1）请你完成测量玻璃折射率的光路。（2）在只有一对三角板（带刻度）、没有量角器的情况下，要测量出玻璃折射率，试在图中画出所需的线段，标出相关字母。（3）根据所测量的线段长度，计算折射率的表达式应为（用线段的名称表示）：。11.（10分）某同学在测定一厚度均匀的圆柱形玻璃的折射率时，先在自纸上作一与玻璃圆柱同半径的圆，圆心为O，将玻璃圆柱平放在白纸上，使其边界与所画的圆重合。在玻璃一侧竖直插两枚大头针Pl和P2，在另一侧再先后插两个大头针P3和P4，使从另一侧隔着玻璃观察时，大头针P4和P3与P2和Pl的像恰在一直线上，移去玻璃圆柱和大头针后，在白纸上得到图18-7，在图中画出：(1)沿P1和P2连线方向的入射光线通过圆形玻璃后的传播方向。(2)光线在玻璃内的传播方向。(3)在光线的入射点作法线，标出人射角i和折射角r。(4)写出计算玻璃折射率的公式(不必计算)。8cmP2P3P4图18-5P1BOADC4cmO’N’N次数123sinrrsininn30oi45o60o0.5000.7070.8660.35738.0o30.5o20.9o0.5080.6161.441.391.411.40次数123r正弦值n30oi45o38.0o30.5o20.9o0.7070.4971.4260o45o平均值0.50828.8o乙设计的表格甲设计的表格图18-6ABDC图18-7312.（10分）用“插针法”测定透明半圆柱玻璃砖的折射率，O为玻璃截面的圆心，使入射光线跟玻璃砖的平面垂直，如图18-8所示的四个图中Pl，P2，P3和P4是四个学生实验插针的结果。(1)在这四个图中肯定把针插错了的是___________。(2)在这四个图中可以比较准确地测出折射率的是__。计算玻璃的折射率的公式是____。13.（14分）如图18-9，画有直角坐标系Oxy的白纸位于水平桌面上，M是放在白纸上的半圆形玻璃砖，其底面的圆心在坐标的原点，直边与x轴重合，OA是画在纸上的直线，12PP、为竖直地插在直线OA上的两枚大头针，3P是竖直地插在纸上的第三枚大头针，是直线OA与y轴正方向的夹角，是直线3OP与y轴负方向的夹角，只要直线OA画得合适，且3P的位置取得正确，测得角和，便可求得玻璃得折射率。如果插上了12PP、两枚大头针，但在第四象限区域内，不管眼睛放在何处，都无法透过玻璃砖看到12PP、的像，他应该采取的措施是_____________.若他已透过玻璃砖看到了12PP、的像，确定3P位置的方法是______________.若他已正确地测得了的、的值，则玻璃的折射率n=______________________.二、解题答案1.答案：折射线，rinsinsin，vcn，Cnsin1详细答案：用插针法确定光路，找出跟入射线相应的折射线；用量角器测出入射角i和折射角r；根据折射定律计算出玻璃的折射率rinsinsin。根据光在真空中的速度与光在介质中速度之比等于光的折射率：vcn可求出玻璃的折射率。同理根据发生全反射的条件，可以通过临界角求玻璃的折射率。2．答案ACD详细解答:解答本题用到的知识点是：在《测定玻璃的折射率》的实验中，如何控制实验操作以减小实验误差。入射角应适当大一些，以减小测量角度的误差。但入射角也不宜太大或太小。玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5cm···αβAyOMP1P2P3图18-9图18－8x4以上。若宽度太小，则测量的误差较大。本实验用到的数据来自于实验光路图，正确画出实验光路是得到准确折射率的关键，而实验中我们是使用四个大头针来给光线定位的。所以，应尽量让大头针所标记的位置能够准确地描绘出光线。B选项中提到的问题并不影响画出正确的光路图，因此对实验误差没有影响；大头针垂直插在纸面上可以缩小插孔的面积，从而使光线定位更为准确，C选项正确；适当增大针孔距离也有助于减小所画光线偏离光路的机会，D选项正确。3．答案乙、丁。详细解答：解答本题需要用到光的折射基本知识，光由光密介质摄入到光疏介质时，入射角大于折射角；反之，折射角大于入射角。根据光路可逆，入射光线通过两面平行的玻璃砖后，出射光线应与入射光线平行，且有一段偏折。另外还需要掌握在《测定玻璃的折射率》的实验中处理数据的方法。分别连接确定入射光线和出射光线的两点，并延长与玻璃砖上下介面分别相交于OO’，连OO’后，可确定入射光线和折射光线，可得入射角i及折射角r。根据ir，r’i’和入射光线与出射光线平行的原则判断哪一个更准确.乙图当中四个大头针所标出的点在一条直线上，表示光线根本没有发生偏折，因此肯定标错了。丁图中入射光线跟出射光线的偏折程度太小，不符合实验中的实际光路，因此准确度比较差。4．答案（1）如图18-10所示（2）EF（或i），GH（或r）（3）GHEFn或rinsinsin详细解答解答本题需要知道光的折射定律。用三棱镜做测定玻璃折射率的实验原理为：在棱镜的一侧用大头针P1和P2做标记，同时经过P1、P2两点的光线作为入射光线，在棱镜的另一侧看到P1和P2的虚像，如果用P3和P4挡住视线中P1和P2的像，则P3和P4就处在折射出去的光线上。根据四个大头针的位置画出入射光线、出射光线和在棱镜中的折射光线，研究在第一个发生折射的表面的入射光线和折射光线，以光的入射点为圆心，能够取到的任意合适长度R为半径做圆。入射角i的正弦值REFisin；折射角r的正弦值RGHrsin；因此棱镜玻璃的折射率可以表示为GHEFn或rinsinsin。5、答案大详细解答：画出光路图，比较现在的折射角与原来的折射角判断其大小。如图18－11所示，假设入射光线与玻璃砖上表面aa’交点为A；出射光线与玻璃砖下表面的交点为B；出射光线与直线bb’的交点为B’。则当bb’比玻璃砖的实际位置高时，折射角变小，折射率偏大。6、答案1.2详细解答：EF图18－10HGir图18－115解答本题需要用到的知识包括光的反射定律、折射定律，以及解直角三角形的数学知识。解决本题的主要思路是运用光路是可逆，找出入射角和折射角。。在图18－12中作出法线，根据光路可逆，设光线从空气中射入液体中，则入射角与角CBE的大小相等，折射角与角EAC大小相等。225.15.25.2sinCBdCBE；225.25.25.2sinACdEAC2.1sinsinsinsinEACCBErin7．答案1.5详细解答解答本题需要掌握处理《测定玻璃的折射率》实验数据的方法。既可以用量角器测量入射角和折射角的大小，计算它们的正弦值的比值来求玻璃的折射率，也可以利用圆的知识化角正弦值之比为线段之比。如图18－13所示，入射角AOB的正弦值RABOAABAOBsin；折射角DOC的正弦值RCDCOCDDOCsin；因此，折射率CDABDOCAOBrinsinsinsinsin在直角三角形AOB中，OB=8.00cm，AO=10.00cm，所以AB=6.00cm，5.100.400.6n8．答案甲详细解答：解答本题需要实验原理：用插针法确定光路，找出跟入射线相应的折射线；用量角器测出入射角i和折射角r；根据折射定律计算出玻璃的折射率rinsinsin。数据处理方法，以及如何利用多次测量取平均值的办法来减小误差。实验步骤：①把自纸用图钉钉在木板上。②在白纸上画一条直线aa’作为界面，画一条线段AO作为入射光线，并过O点画出界面aa’的法线NN’如图18－14所示。③把长方形的玻璃砖放在白纸上；使它的一个长边跟aa’对齐，并画出玻璃砖的另一个长边bb'④在AO线段上竖直地插上两枚大头针Pl和P2。⑤在玻璃砖的bb’一侧竖直地插上大头针P3，用眼睛观察调整视线，要使P3能同时挡住P1和P2的像。⑥同样地在玻璃bb’一侧再竖直地插上大头针P4，使P4能挡住P3本身和Pl与P2的像。C图18－12d1023456DBA8cmP2P3P4图18－13P1BOADC4cmO’N’N图18－146⑦记下P3和P4的位置，移去玻璃砖和大头针，过P3和P4引直线O’B与bb’。交于O'点，连接O与O’，OO’就是玻璃砖内的折射光线的方向，入射角i=∠AON，折射角r=∠O'ON’。⑧用量角器量出入射角i和折射角r的度数。⑨从三角函数表中查出入射角和折射角的