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文檔簡介
1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 測定玻璃的折射率 一、類型訓練卷1(8分)測定玻璃的折射率的基本原理是用插針法確定光路找到跟入射光線相應的_,用量角器量出測出入射角i和折射角r;根據(jù)折射定律計算出玻璃的折射率:_。 除了上述原理可以測量玻璃的折射率之外,根據(jù)_只要測量出光在介質(zhì)中速度v,也可以測量玻璃的折射率。如果測量出某單色光從玻璃射向空氣的臨界角為C,則該玻璃對此單色光的折射率_.2(6分)測定玻璃的折射率時,為了減小實驗誤差應該注意的是( )A玻璃磚的寬度宜大些B入射角應盡量小些C大頭針應垂直插在紙面上D大頭針P1、P2及P3、P4之間的距離應適當大些 3(6分)(91全國)在測定玻璃的折射
2、率的實驗中對一塊兩面平行的玻璃磚,用“插針法”找出與入射光線對應的出射光線。現(xiàn)有甲、乙、丙、丁四位同學分別做出如圖的四組插針結果。(如圖1所示)(1)從圖上看,肯定把針插錯的是 。(2)從圖上看測量結果準確度最差的是 。圖181甲乙丙丁P1P2P3P4圖18-24(6分)用三棱鏡做測定玻璃折射率的實驗。先在白紙上放好三棱鏡,在棱鏡的一側插上兩枚大頭針P1和P2,然后在棱鏡的另一側觀察,調(diào)整視線使P1的像被P2擋住。接著在眼睛所在的一側插兩枚大頭針P3、P4使P3擋住P1、P2的像。P4擋住P3和P1、P2的像,在紙上標出的大頭針位置和三棱鏡輪廓如圖18-2所示。(1)在本題的圖上畫出所需的光路
3、。(2)為了測出棱鏡玻璃的折射率,aabb圖18-3需要測量的量是 ,_,在圖上標出它們。(3)計算折射率的公式_或_。C圖18-4d1023456DBA5(6分)在用插針法測定玻璃的折射率實驗中,某同學正確在紙上畫出玻璃磚界面aa,但畫出的界面bb比實際位置偏高,如圖18-3所示。這樣再正確使用插針法,測出的折射率將偏 (填“大”或者“小”)。 6(6分)如圖18-4所示,將刻度尺直立在裝滿某種透明液體的廣口瓶中,從刻度尺上A和B兩點射出的光線AC和BC在C點被折射和反射后都沿直線CD傳播,已知刻度尺上相鄰兩根長刻度線間的距離為1.0cm,刻度尺右邊緣與廣口瓶右內(nèi)壁之間的距離d =2.5cm
4、,由此可知,瓶內(nèi)液體的折射率n = 。 8cmP2P3P4圖18-5P1BOADC4cmONN7(6分)某同學由于沒有量角器,在完成了光路圖以后,以O點為圓心,10.00cm長為半徑畫圓,分別交線段OA于A點,交O、O連線延長線于C點,過A點作法線NN的垂線AB交于B點,過C點作法線NN的垂線CD交NN于D,如圖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為 。 8(6分)在測定玻璃的折射率實驗中,甲、乙兩個學生各設計了一個數(shù)據(jù)記錄表格,而且都已完成了計算,你認為誰設計的是對的?次數(shù)123sinrrsininn30oi45o60o0.5000
5、.7070.8660.35738.0o30.5o20.9o0.5080.6161.441.391.411.40次數(shù)123r正弦值n30oi45o38.0o30.5o20.9o0.7070.4971.4260o45o平均值0.50828.8o乙設計的表格甲設計的表格答: 。9(6分)在利用單位圓法測定玻璃的折射率時,如果沒有圓規(guī),能否利用三角板和刻度尺測出玻璃的折射率,說說做法:_.圖18-6ABDC10(10分)某同學利用一半圓柱形玻璃磚用插針法測量玻璃的折射率,圖18-6中的半圓是描出的玻璃磚主截面的位置,A、B、C、D是該同學插下的四個針的位置。(1)請你完成測量玻璃折射率的光路。(2)在
6、只有一對三角板(帶刻度)、沒有量角器的情況下,要測量出玻璃折射率,試在圖中畫出所需的線段,標出相關字母。(3)根據(jù)所測量的線段長度,計算折射率的表達式應為(用線段的名稱表示): 。11. (10分)某同學在測定一厚度均勻的圓柱形玻璃的折射率時,先在自紙上作一與玻璃圓柱同半徑的圓,圓心為O,將玻璃圓柱平放在白紙上,使其邊界與所畫的圓重合。在玻璃一側豎直插兩枚大頭針Pl和P2,在另一側再先后插兩個大頭針P3和P4,使從另一側隔著玻璃觀察時,大頭針P4和P3與P2和Pl的像恰在一直線上,移去玻璃圓柱和大頭針后,在白紙上得到圖18-7,在圖中畫出: (1)沿P1和P2連線方向的入射光線通過圓形玻璃后的
7、傳播方向。 (2)光線在玻璃內(nèi)的傳播方向。 (3)在光線的入射點作法線,標出人射角i和折射角r。圖18-7(4)寫出計算玻璃折射率的公式(不必計算)。 圖18812. (10分) 用“插針法”測定透明半圓柱玻璃磚的折射率,O為玻璃截面的圓心,使入射光線跟玻璃磚的平面垂直,如圖18-8所示的四個圖中Pl,P2,P3和P4是四個學生實驗插針的結果。 (1)在這四個圖中肯定把針插錯了的是_。 (2)在這四個圖中可以比較準確地測出折射率的是_。計算玻璃的折射率的公式是_。··· A y O M P1 P2P3圖18-9x13. (14分)如圖18-9,畫有直角坐標系Oxy
8、的白紙位于水平桌面上,M是放在白紙上的半圓形玻璃磚,其底面的圓心在坐標的原點,直邊與x軸重合,OA是畫在紙上的直線,為豎直地插在直線OA上的兩枚大頭針, 是豎直地插在紙上的第三枚大頭針,是直線OA與y軸正方向的夾角,是直線與y軸負方向的夾角,只要直線OA畫得合適,且的位置取得正確,測得角和,便可求得玻璃得折射率。如果插上了兩枚大頭針,但在第四象限區(qū)域內(nèi),不管眼睛放在何處,都無法透過玻璃磚看到的像,他應該采取的措施是_.若他已透過玻璃磚看到了的像,確定位置的方法是_.若他已正確地測得了的的值,則玻璃的折射率n=_.二、解題答案1.答案:折射線,詳細答案:用插針法確定光路,找出跟入射線相應的折射線
9、;用量角器測出入射角i和折射角r;根據(jù)折射定律計算出玻璃的折射率。根據(jù)光在真空中的速度與光在介質(zhì)中速度之比等于光的折射率: 可求出玻璃的折射率。同理根據(jù)發(fā)生全反射的條件,可以通過臨界角求玻璃的折射率。2 答案 ACD詳細解答 : 解答本題用到的知識點是:在測定玻璃的折射率的實驗中,如何控制實驗操作以減小實驗誤差。入射角應適當大一些,以減小測量角度的誤差。但入射角也不宜太大或太小。玻璃磚應選用寬度較大的,宜在5cm以上。若寬度太小,則測量的誤差較大。本實驗用到的數(shù)據(jù)來自于實驗光路圖,正確畫出實驗光路是得到準確折射率的關鍵,而實驗中我們是使用四個大頭針來給光線定位的。所以,應盡量讓大頭針所標記的位
10、置能夠準確地描繪出光線。B選項中提到的問題并不影響畫出正確的光路圖,因此對實驗誤差沒有影響;大頭針垂直插在紙面上可以縮小插孔的面積,從而使光線定位更為準確,C選項正確;適當增大針孔距離也有助于減小所畫光線偏離光路的機會,D選項正確。3 答案 乙、丁。詳細解答:解答本題需要用到光的折射基本知識,光由光密介質(zhì)攝入到光疏介質(zhì)時,入射角大于折射角;反之,折射角大于入射角。根據(jù)光路可逆,入射光線通過兩面平行的玻璃磚后,出射光線應與入射光線平行,且有一段偏折。另外還需要掌握在測定玻璃的折射率的實驗中處理數(shù)據(jù)的方法。分別連接確定入射光線和出射光線的兩點,并延長與玻璃磚上下介面分別相交于OO,連OO后,可確定
11、入射光線和折射光線,可得入射角i及折射角r。根據(jù)i>r,r<i和入射光線與出射光線平行的原則判斷哪一個更準確.乙圖當中四個大頭針所標出的點在一條直線上,表示光線根本沒有發(fā)生偏折,因此肯定標錯了。丁圖中入射光線跟出射光線的偏折程度太小,不符合實驗中的實際光路,因此準確度比較差。4答案 EF圖1810HGir(1) 如圖18-10 所示(2) EF(或i) , GH(或r)(3) 或 詳細解答 解答本題需要知道光的折射定律。用三棱鏡做測定玻璃折射率的實驗原理為:在棱鏡的一側用大頭針P1和P2 做標記,同時經(jīng)過P1、P2兩點的光線作為入射光線,在棱鏡的另一側看到P1和P2的虛像,如果用P
12、3和P4擋住視線中P1和P2的像,則P3和P4就處在折射出去的光線上。根據(jù)四個大頭針的位置畫出入射光線、出射光線和在棱鏡中的折射光線,研究在第一個發(fā)生折射的表面的入射光線和折射光線,以光的入射點為圓心,能夠取到的任意合適長度R為半徑做圓。入射角i的正弦值;折射角r的正弦值;因此棱鏡玻璃的折射率可以表示為或。5、答案 大詳細解答 :畫出光路圖,比較現(xiàn)在的折射角與原來的折射角判斷其大小。圖1811如圖1811所示,假設入射光線與玻璃磚上表面aa交點為A;出射光線與玻璃磚下表面的交點為B;出射光線與直線bb的交點為B。則當bb比玻璃磚的實際位置高時,折射角變小,折射率偏大。6、答案 1.2詳細解答:
13、解答本題需要用到的知識包括光的反射定律、折射定律,以及解直角三角形的數(shù)學知識。解決本題的主要思路是運用光路是可逆,找出入射角和折射角。在圖1812中作出法線,根據(jù)光路可逆,設光線從空氣中射入液體中,則入射角與角CBE的大小相等,折射角與角EAC大小相等。C圖1812d1023456DBA;7 答案 1.5詳細解答 8cmP2P3P4圖1813P1BOADC4cmONN解答本題需要掌握處理測定玻璃的折射率實驗數(shù)據(jù)的方法。既可以用量角器測量入射角和折射角的大小,計算它們的正弦值的比值來求玻璃的折射率,也可以利用圓的知識化角正弦值之比為線段之比。如圖1813所示,入射角AOB的正弦值;折射角DOC的
14、正弦值;因此,折射率在直角三角形AOB中,OB = 8.00cm,AO=10.00cm,所以AB=6.00cm, 8 答案 甲詳細解答:解答本題需要實驗原理:用插針法確定光路,找出跟入射線相應的折射線;用量角器測出入射角i和折射角r;根據(jù)折射定律計算出玻璃的折射率。數(shù)據(jù)處理方法,以及如何利用多次測量取平均值的辦法來減小誤差。實驗步驟 :把自紙用圖釘釘在木板上。圖1814 在白紙上畫一條直線aa作為界面,畫一條線段AO作為入射光線,并過O點畫出界面aa的法線NN如圖1814所示。 把長方形的玻璃磚放在白紙上;使它的一個長邊跟aa對齊,并畫出玻璃磚的另一個長邊bb' 在AO線段上豎直地插上
15、兩枚大頭針Pl和P2。 在玻璃磚的bb一側豎直地插上大頭針P3,用眼睛觀察調(diào)整視線,要使P3能同時擋住P1和P2的像。 同樣地在玻璃bb一側再豎直地插上大頭針P4,使P4能擋住P3本身和Pl與P2的像。 記下P3和P4的位置,移去玻璃磚和大頭針,過P3和P4引直線OB與bb。交于O'點,連接O與O,OO就是玻璃磚內(nèi)的折射光線的方向,入射角i=AON,折射角r=O'ON。 用量角器量出入射角i和折射角r的度數(shù)。 從三角函數(shù)表中查出入射角和折射角的正弦值,記入自己設計的表格里。 用上面的方法分別求出入射角是30°,45°,60°時的折射角,查出入射角和
16、折射角的正弦值,把這些數(shù)據(jù)也記在表格里。 算出不同入射角時的值。比較一下,看它們是否接近一個常數(shù),求出幾次實驗中所測的平均值,這就是玻璃的折射率。題中甲、乙兩同學分別測量了光線取三個不同入射角時,折射角的大小。甲同學的處理方法是,分別計算出三組入射角和折射角的正弦值之比,求得三個折射率,然后取折射率的平均值;乙同學則對三組入射角和折射角分別取平均入射角和平均折射角,最后用平均入射角的正弦值比上平均折射角的正弦值,求得折射率。根據(jù)光的折射定律,在一次光的折射過程中,對應的入射角與折射角的正弦值之比等于折射率,甲的方法符合折射定律。乙則是完全沒有道理的。9、答案:利用刻度尺代替圓規(guī)在入射光線和折射
17、光線(延長線)上截取相同長度,從截點分別向法線做垂線:EF、GH,則詳細解答:圖1815解答本題需要理解用單位圓法測定玻璃的折射率的原理,尤其是其中的幾何知識。折射率等于入射角和折射角的正弦值之比??梢灾苯釉谌肷涔饩€與折射光線上截取兩段等長的線段,再由兩個截點分別向法線做垂線,也可以構造出斜邊相等的兩個直角三角形,折射率依然等于入射角和折射角的兩個對邊之比。如圖1815所示,做單位圓的目的在于構造出長度相等,且都等于半徑的直線作為入射角和折射角所在直角三角形的斜邊,這樣兩角正弦值之比就轉化為對邊之比。 圖1816 ABDCEFGHOP10、答案 (1)、(2) 如圖11所示(3)詳細解答 解答
18、本題需要用插針法測量玻璃的折射率的全部知識,包括實驗原理、數(shù)據(jù)獲得方法、用帶刻度的三角板代替圓規(guī)和量角器進行數(shù)據(jù)處理等找入射和出射光線,確定折射角和入射角。再用公式計算出折射率。(1) 完成光路,需要利用大頭針的定位功能,在玻璃磚的兩側分別連結大頭針所在直線,就是入射光線和出射光線,而它們與玻璃磚交點的連線就是在玻璃中的折射光線。(2) 用三角板在入射光線與折射光線上截取相等的兩段線段,再由截點分別向法線做垂線,就得到了類似于單位圓法的兩個直角三角形,于是折射率的求法就轉化成線段之比。因此需要測量出計算需要的線段長,如果EO與HO等長,則只需要測出EF與GH即可;否則,這四段線段的長度都要測出
19、來。··· A y O M P1 P2P3圖18-18(3) 根據(jù)折射率的定義可知:(當EO與HO等長時)或者(當EO與HO不等長時)11. 答案:如圖1817, n=sini/sinr詳細答案:圖1817解答本題所需要的知識:用插針法確定光路,找出跟入射線相應的折射線;用量角器測出入射角i和折射角r;根據(jù)折射定律計算出玻璃的折射率。 找到入射和出射光線。相應的確定折射光線,從而找到入射角和折射角。 P3P4光線為人射光線PlP2通過玻璃后的折射光線。O1O2光線為人射光線PlP2在玻璃中的折射光線。n=sini/sinr。 12. 答案為:(1)A。(2)D;,
20、n=sinisinr。詳細答案:解答本題需要用到光的折射基本知識,光由光密介質(zhì)射入到光疏介質(zhì)時,入射角大于折射角;反之,折射角大于入射角。根據(jù)光路可逆,入射光線通過兩面平行的玻璃磚后,出射光線應與入射光線平行,且有一段偏折。另外還需要掌握在測定玻璃的折射率的實驗中處理數(shù)據(jù)的方法。分別連接確定入射光線和出射光線的兩點,并延長與玻璃磚上下介面分別相交于OO,連OO后,可確定入射光線和折射光線,可得入射角i及折射角r。根據(jù)i>r,r<i和入射光線與出射光線平行的原則判斷哪一個更準確.分別連接確定入射光線和出射光線的兩點,并延長與半圓柱玻璃左右界面相交于O1O2。連接O1O2后,可確定出射
21、光線和內(nèi)部折射光線,內(nèi)部折射光線與圓面法線的夾角r小于出射光線與圓面法線的夾角i,所以,A把針插錯了,B是r=i=0的情形,D中的r和i均大于C中的r和i,所以,D學生在用上述方法測量玻璃的折射率,在他畫出的直線OA上豎直13. 答案:減小入射角,使和在同一條直線上,sin/sin 詳細答案:解答本題的需要的知識是:全反射的條件,從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì),入射角大于臨界角。找折射光線,是折射光線在視覺上和入射光線在同一直線上。折射定律的考查。 在找不到入射光線上時發(fā)生了全反射,需要調(diào)解入射角的大小,觀察者發(fā)現(xiàn)和在同一條直線上時就可確定的位置。如果減小入射角可以避免發(fā)生全發(fā)射,找到入射光線,確定折射光線。三、學用小結1.測定玻璃的折射率實驗核心知識(1)實驗原理 用插針法確定光路,找出跟入射線相應的折射線;用量角器測出入射角i和折射角r;根據(jù)折射定律計算出玻璃的折射率(2)實驗操作方法把自紙用圖釘釘在木板上。圖1819 在白紙上畫一條直線aa作為界面,畫一條線段AO作為入射光線,并過O點畫出界面aa的法線NN如圖1-4-1所示。 把長方形的玻璃磚放在白紙上;使它的一個長邊跟aa對齊,并畫出玻璃磚的另一個長邊bb' 在AO線段上豎直地插上兩枚大頭針Pl和P2。 在玻璃磚的bb一側豎直地插上大頭針P3,用眼睛觀察調(diào)整視線,要使P3能同時
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