1、第十四章 波与相对论第六讲 实验十五：测定玻璃的折射率课时跟踪练1.(2018九江模拟 )如图所示，用插针法测定玻璃的折射率的实验中，以下各说法中正确的是( )P 1、 P2 及 P3、P 4 之间的距离适当大些，可以提高准确度P 1、 P2 及 P3、P 4 之间的距离取得小些，可以提高准确度入射角 1 适当大些，可以提高准确度入射角太大，入射光线会在玻璃砖的内表面发生全反射，使实验无法进行P 1、 P2 的间距和入射角的大小均与实验的准确度无关A BC D解析：因为实验中的入射光线和折射光线都是隔着玻璃砖观察在一直线上的大头针确定的，相互间的距离太小，容易出现偏差，正确，错误入射角适当大些
2、，相应的折射角也增大，折射现象较明显，容易测量些，正确，错误由于光通过玻璃砖时，各相关角度互相制约着，其出射角恒等于入射角，而对于入射的界面，光线是从光疏介质射入光密介质，折射角必小于入射角，当入射角趋于最大值 90时，折射角也趋于最大值 2max，而对于出射的界面，在玻璃砖内的折射光线的入射角最大值也只能为 2max，根据光路可逆原理，出射角最大值也趋于 90，即始终能透过玻璃砖看到入射光线，错误答案：A2.(2018洛阳模拟 )“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，应使它_如图所示是在白纸上留下
3、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：测定玻璃折射率的实验是利用大头针得到进入玻璃的入射光线，在另一侧插入大头针挡住前面的 A、B 的像来确定 C，同样插入大头针 D 挡住 C 及 A、B 的像，C 和 D 确定了出射光线，利用入射点和出射点的连线来确定折射光线，作出法线 FG，连接OO，以 O 点为圆心画圆，分别交 AB、OO于 E、Q 两点，分别过 E、 Q 向 GF 作垂线 EG、FQ，并用毫米刻度尺测其长度，如图所示，根据 n ，可得 n 1.8.sin 1sin 2 EGFQ答案：挡住 C 及 A、B
4、的像 1.83.测定玻璃等腰直角三棱镜折射率的实验中，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 的像挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针 P3、P 4，使 P3 挡住 P1、P 2 的像，P 4 挡住 P3 和P1、P 2 的像，在纸上标出的大头针的位置和三棱镜轮廓如图所示(1)通过作图，画出通过 P1、P 2 的入射光线在棱镜中的折射光线；(2)如果测得该棱镜的折射率为 1.5，则垂直于 AB 边入射的光线能否从 BC 边或 AC 边射出_(选填“ 能”或“不能”) 解析：(1) 如图所示(2)设发生全反射的临
5、界角为 C，则 sin C sin 45，故垂1n 23直于 AB 边入射的光线在 AC 边或 BC 边会发生全反射，不能射出答案：(1) 见解析图 (2) 不能4(2018苏州质检 )如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解析：光学面若被手接触污染，会影响观察效果
6、，增加实验误差；分别连接 cd 和 ce 并延长到界面，与界面分别交于 f、g 两点，由 n 不难得出用 d 点得到的折射率值较小，过 c 点的出射光sin 1sin 2线应平行于 ab，利用直尺比对并仔细观察，可知 ecab，故用 e 点得到的折射率值误差较小答案：光学 d e5.如图所示，一个学生用广口瓶和刻度尺测定水的折射率，请填写下述实验步骤中的空白(1)用刻度尺测出广口瓶瓶口内径 d.(2)在瓶内装满水(3)将刻度尺沿瓶口边缘_插入水中(4)沿广口瓶边缘向水中刻度尺正面看去，若恰能看到刻度尺的0 刻度( 即图中 A 点)，同时看到水面上的 B 点刻度的像 B恰与 A 点的像相重合(5
7、)若水面恰与直尺的 C 点相平，读出_和_的长度(6)由题中所给条件，可以计算水的折射率 n_解析：由光路图知：sin i ，dd2 BC2sin ，dd2 AC2根据折射定律n .sin isin d2 AC2d2 （AB AC）2答案：(3) 竖直 (5) AC AB(6) d2 AC2d2 （AB AC）26.(2018衡水模拟 )某校开展研究性学习，某研究小组根据光学知识，设计了一个测液体折射率的仪器，如图所示在一个圆盘上，过其圆心 O 作两条相互垂直的直径 BC、EF.在半径 OA 上，垂直盘面插上两枚大头针 P1、P 2 并保持位置不变每次测量时让圆盘的下半部分竖直浸入液体中，而且
8、总使得液面与直径 BC 相平，EF 作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察 P1、P 2.同学们通过计算，预先在圆周 EC 部分刻好了折射率的值，这样只要根据 P3 所插的位置，就可以直接读出液体折射率的值(1)若 AOF30，OP 3 与 OC 之间的夹角为 45，则在 P3 处刻的刻度值为_(2)若在同一液体中沿 AO 方向射入一束白光，最靠近 OC 边的是_色的光，增大入射角度，_色的光在刻度盘上先消失解析：(1) 由题图可知，AOF 是入射角，EOP 3 是折射角，但在定义折射率时光是从真空或空气射向介质的，所以用光路的可逆性转化可得 n ，代入数据可得 n .(2)由于介质对紫si
9、n EOP3sin AOF 2光的折射率最大，所以紫光偏折得最多，故最靠近 OC 边的是紫光增大入射角，所有单色光的折射角都增大，而紫光的折射角依然最大，故紫光在刻度盘上先消失答案：(1) (2)紫 紫27(2018承德模拟 )如图所示是关于“测定玻璃的折射率”的实验，请回答以下问题：(1)请证明图中的入射光线和射出玻璃砖的光线是平行的(2)如果光射入和射出玻璃砖的两个平面是平行的，射出玻璃砖的光线相对入射光线来说产生了侧移证明：入射角越大，侧移越大(3)为了减小实验误差，入射角大一些好还是小一些好？解析：(1) 证明：设 i1、 1 分别为射入玻璃的入射角和折射角， 2、i 2 分别为由玻璃射入空气的入射角和折射角，则n ，sin i1sin 1 sin i2sin 2而 1 2，所以 i1i 2，所以入射光线平行于出射光线(2)设玻璃砖厚度为 d，侧移为 s，如图所示则 s sin(i)，当入射角 i 增大时，折射角 亦增大，dcos 但由于 n 1，因此入射角 i 比折射角 增加得快，即( i )sin isin 增大，则有 sin(i)增大，cos 减小，故入射角越大，侧移越大(3)当入射角 i 增大时，折射角 也增大，图中 N、E 之间的距离 x 也就会增大，因为 tan ，而玻璃砖厚度 d 一定，tan 增xd大，这样就会减小测量误差因此，入射角大一些好答案：见解析