2019-2020学年高中物理 第四章 光的折射 第2节 学生实验：测定玻璃的折射率随堂演练巩固提升

1．(多选)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．大头针应垂直的插在纸面上D．大头针G1、G2及G3、G4之间的距离应适当大些解析：选ACD．玻璃砖的宽度大些，在某一入射角时，折射光线出射时其侧移明显，便于插针和测量，减小误差，A对；而入射角若尽量小，则光在玻璃中的折射角更小，增大了测量的相对误差，B错；大头针之间距离适当远些，且垂直的插在纸面上，可使出射光线和折射光线定位准确，从而减小实验误差，C、D对．2．(多选)“测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好玻璃砖，aa′和bb′分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图所示．在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，用“×”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针P3和P4.在插P3和P4时，应使()A．P3只挡住P1的像B．P4只挡住P2的像C．P3同时挡住P1、P2的像D．P4同时挡住P3和P1、P2的像解析：选CD．实验中，在插P3时，应同时挡住P1、P2的像；在插P4时，应同时挡住P3和P1、P2的像．选项C、D正确．3．(多选)某同学用“插针法”做测定玻璃折射率实验时，他的方法和操作步骤都正确无误，但他处理实验记录时，发现玻璃砖的两个光学面aa′和bb′不平行，如图所示，则()A．G1G2与G3G4两条直线平行B．G1G2与G3G4两条直线不平行C．他测出的折射率偏大D．他测出的折射率不受影响解析：选BD．光线由aa′进入玻璃砖时，由折射定律得n＝sinαsinβ，光线由bb′射出玻璃砖时，由折射定律得n＝sinrsini.若aa′∥bb′，则有i＝β，进而有α＝r，出射光线O′B与入射光线AO平行．若aa′和bb′不平行，则有i≠β，进而有α≠r，出射光线O′B与入射光线AO不平行，故选项B正确，A错误，在用“插针法”测玻璃的折射率时，只要实验方法正确，光路准确无误，结论必定是正确的，它不会受玻璃砖形状的影响，选项D正确，C错误．4．“测定玻璃的折射率”实验中，在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针A、B，在另一侧再竖直插两个大头针C、D.在插入第四个大头针D时，要使它________．图是在白纸上留下的实验痕迹，其中直线a、a′是描在纸上的玻璃砖的两个边．根据该图可算得玻璃的折射率n＝_______.(计算结果保留两位有效数字)解析：确定出射光线时应使D挡住C和A、B的像，作图如图所示，以O为圆心，OO′为半径作圆交AB于E点，根据n＝sinisinγ得n＝EFO′P，测量EF和O′P长度得n＝1.8.(1.6～1.9均正确，方法亦有很多种)答案：挡住C和A、B的像1.85．图甲所示为光学实验用的长方体玻璃砖，它的________面不能用手直接接触．在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔a、b、c的位置相同，且插在c位置的针正好挡住插在a、b位置的针的像，但最后一个针孔的位置不同，分别为d、e两点，如图乙所示．计算折射率时，用________(选填“d”或“e”)点得到的值较小，用________(选填“d”或“e”)点得到的值误差较小．甲乙解析：实验用的光学玻璃砖的光学面不能用手接触，以防止损坏其光学面．如图所示，连接cd、ce并延长分别交玻璃砖于O1、O2点，并连接OO1、OO2，入射角i相同，折射角∠O′OO2∠O′OO1，由n＝sinisinr得，折射角越大的，求得的折射率越小．由图可得，ce与ab近似平行，故用e点得到的误差小．答案：光学de6.一块玻璃砖有两个相互平行的表面，其中一个表面是镀银的，光线不能通过此表面．现要测定此玻璃的折射率．给定的器材还有：白纸、铅笔、大头针4枚(P1、P2、P3、P4)、带有刻度的直角三角板、量角器．实验时，先将玻璃砖放到白纸上，使上述两个相互平行的表面与纸面垂直．在纸上画出直线aa′和bb′，aa′表示镀银的玻璃表面，bb′表示另一表面，如图所示，然后，在白纸上竖直插上两枚大头针P1、P2(位置如图所示)．用P1、P2的连线表示入射光线．(1)为了测量折射率，应如何正确使用大头针P3、P4？试在题图中标出P3、P4的位置．(2)然后，移去玻璃砖与大头针．试在题图中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角θ1与折射角θ2.简要写出作图步骤．解析：(1)在bb′一侧观察P1、P2(经bb′折射，aa′反射，再经bb′折射后)的像，在适当的位置插上P3，使得P3与P1、P2的像在一条直线上，即P3挡住P1、P2的像；再插上P4，让它挡住P3和P2(或P1)的像，位置如图所示．(2)①过P1、P2作直线与bb′交于O；②过P3、P4作直线与bb′交于O′；③利用刻度尺找到OO′的中点M；④过O点作bb′的垂线CD，过M点作bb′的垂线与aa′相交于N，如图所示，连接ON；⑤∠P1OD＝θ1，∠CON＝θ2.⑥代入公式n＝sinθ1sinθ2求得折射率．答案：见解析7．如图所示，某同学利用方格坐标纸测定半圆形玻璃砖的折射率，OA是画在纸上的直线，他在直线OA适当位置先后竖直插上G1、G2两枚大头针，如图放上玻璃砖(如粗黑线所示)，然后插上G3、G4大头针．(1)其中他确定G3大头针位置的方法应当是_________________.(2)若该同学实验操作规范准确，其记录的情况如图所示．该同学还用圆规做了一个以O为圆心，半径与玻璃砖相同的半圆(如图中虚线所示)．请您帮这位同学算出玻璃砖的折射率，写出必要的计算过程．解析：(1)透过玻璃砖看，G3大头针挡住G1、G2两枚大头针的像．(2)由折射定律可得n＝sin∠EODsin∠BOC＝DECB＝64＝1.5.答案：见解析8．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G1和G2，然后在棱镜的另一侧观察．调整视线使G1的像被G2挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针G3、G4，使G3挡住G1、G2的像，G4挡住G3和G1、G2的像，大头针的位置和三棱镜的轮廓如图所示．(1)在图上画出所需的光路．(2)为了测出三棱镜玻璃的折射率，需要测量的量是__________、_____________，在图上标出它们．(3)计算折射率的公式是__________________．解析：(1)如图所示，画出通过G1、G2的入射光线交AC面于O点，画出通过G3、G4的出射光线交AB于O′，则光线OO′就是入射光线G1、G2在三棱镜中的折射光线．(2)在所画的图上，标明入射角θ1和折射角θ2，并画出虚线部分．用量角器测出θ1和θ2或用刻度尺测出线段EF、OE、GH、OG的长度．(3)n＝sinθ1sinθ2，因为sinθ1＝EFOE，sinθ2＝GHOG，则n＝EFOE/GHOG＝EFOE·OGGH.答案：(1)见解析(2)入射角θ1折射角θ2(或EF和OE、GH和OG)(3)n＝sinθ1sinθ2或n＝EFOE·OGGH