（新教材適用）高中物理第四章光實驗測量玻璃的折射率課后習(xí)題新人教版選擇性

實驗:測量玻璃的折射率基礎(chǔ)鞏固1.(多選)在用兩面平行的玻璃磚測量玻璃折射率的實驗中,其實驗光路圖如圖所示,對實驗中的一些具體問題,下列說法正確的是()A.為了減小作圖誤差,P3和P4的距離應(yīng)適當(dāng)大一些B.為減小測量誤差,P1、P2連線與玻璃磚界面法線的夾角應(yīng)適當(dāng)取大一些C.若P1、P2的距離較大,則通過玻璃磚會看不到P1、P2的像D.實驗中為方便操作可用玻璃磚代替尺子畫線答案:AB解析:實驗時,盡可能將大頭針豎直插在紙上,且P1與P2之間、P2與O點之間、P3與P4之間、P3與O'點之間距離要稍大一些。入射角θ1應(yīng)適當(dāng)大一些,以減小測量角度的誤差,但入射角不宜太大,也不宜太小。實驗中嚴(yán)禁用玻璃磚代替尺子畫線。2.(多選)某同學(xué)用插針法做測量玻璃的折射率實驗時,他的方法和操作步驟都正確無誤,但他處理實驗記錄時,發(fā)現(xiàn)玻璃磚的兩個光滑面aa'和bb'不平行,如圖所示,則()A.P1P2與P3P4兩條直線平行B.P1P2與P3P4兩條直線不平行C.他測出的折射率偏大D.他測出的折射率不受影響答案:BD解析:光線由aa'進入玻璃磚時,由折射定律得n=sinθ1sinθ2,光線由bb'射出玻璃磚時,由折射定律得n=sinθ4sinθ3。若aa'∥bb',則有θ3=θ2,進而有θ1=θ4,出射光線O'B與入射光線AO平行。若aa'和bb'不平行,則有θ3≠θ2,進而有θ1≠θ3.某同學(xué)通過實驗測定半圓形玻璃磚的折射率n。如圖甲所示,O是圓心,MN是法線,AO、BO分別表示某次測量時光線在空氣和玻璃磚中的傳播路徑。該同學(xué)測得多組入射角i和折射角r,作出sinisinr圖像如圖乙所示。則()A.光由A經(jīng)O到B,n=1.5B.光由B經(jīng)O到A,n=1.5C.光由A經(jīng)O到B,n=0.67D.光由B經(jīng)O到A,n=0.67答案:B解析:介質(zhì)折射率等于空氣中角度的正弦值和介質(zhì)中角度的正弦值之比,空氣中角度較大,對應(yīng)正弦值較大,對應(yīng)題圖乙中折射角r,故OA為折射光線,光線從B經(jīng)O到A,由折射率計算公式得n=sinrsini=4.在用插針法測定玻璃折射率的實驗中,甲、乙兩位同學(xué)在紙上畫出的界面aa'、bb'與玻璃磚位置的關(guān)系分別如圖中①和②所示,其中甲同學(xué)用的是矩形玻璃磚,乙同學(xué)用的是梯形玻璃磚。他們的其他操作均正確,且均以aa'、bb'為界面畫光路圖,則:甲同學(xué)測得的折射率與真實值相比(選填“偏大”“偏小”或“相同”)。

乙同學(xué)測得的折射率與真實值相比(選填“偏大”“偏小”或“相同”)。

答案:偏小相同解析:用題圖①測定折射率時,玻璃中折射角測量值大于實際值,故折射率偏小;用題圖②測定折射率時,只要操作正確,折射率與玻璃磚形狀無關(guān)。5.圖甲為光學(xué)實驗用的長方體玻璃磚,它的面不能用手直接接觸。在用插針法測定玻璃磚折射率的實驗中,兩位同學(xué)繪出的玻璃磚和三個針孔a、b、c的位置相同,且插在c位置的針正好擋住插在a、b位置的針的像,但最后一個針孔的位置不同,分別為d、e兩點,如圖乙所示。計算折射率時,用(選填“d”或“e”)點得到的值較小,用(選填“d”或“e”)點得到的值誤差較小。

答案:光滑de解析:光學(xué)實驗用的玻璃磚的光滑面不能用手接觸,以防止損壞其光滑面。如圖所示,連接cd、ce并反向延長分別交玻璃磚于O1、O2點,并連接OO1、OO2,入射角i相同,折射角∠O'OO2<∠O'OO1,由折射定律得,折射角越大的,求得的折射率越小。由圖可得,用d點得到的值較小,而ce與ab近似平行,故用e點得到的值誤差較小。6.在測定玻璃折射率的實驗中(1)操作步驟如下:①先在白紙上畫出一條直線aa'代表兩種介質(zhì)的界面,過aa'上的O點畫出界面的法線NN',并畫一條線段AO作為入射光線。②把長方形玻璃磚放在白紙上,使它的長邊跟aa'對齊。③在線段AO上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2,透過玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像。調(diào)整視線方向,直到P1的像被P2的像擋住。再在觀察的這一側(cè)插兩枚大頭針P3、P4,使P3擋住P1、P2的像,P4擋住P3以及P1、P2的像,記下P3、P4的位置。④移去大頭針和玻璃磚,連接P3、P4作為折射光線,測量出入射角θ1與折射角θ2,填入表格中。上述操作步驟中存在嚴(yán)重的缺漏,應(yīng)做的補充是

。

(2)實驗中測出了多組入射角θ1與折射角θ2,并作出了sinθ1sinθ2的圖像如圖所示,則下列說法正確的是。

A.實驗時,光線是由空氣射入玻璃B.實驗時,光線是由玻璃射入空氣C.玻璃的折射率為0.67D.玻璃的折射率為1.5答案:(1)見解析(2)BD解析:(1)步驟②中應(yīng)在白紙上畫出玻璃磚的另一個界面bb',步驟④中應(yīng)令P3、P4的連線與bb'的交點為O',連接O'和aa'上的入射點O,作出玻璃磚中的光線OO'。(2)由題圖可看出入射角θ1小于折射角θ2,因此,光線應(yīng)該是由玻璃射入空氣,則玻璃折射率n=sinθ2sinθ能力提升1.右圖為某同學(xué)在測量一厚度均勻的圓柱形玻璃的折射率時,先在白紙上作一與玻璃圓柱同半徑的圓,圓心為O,將玻璃圓柱立放在白紙上,使其邊界與所畫的圓重合。在玻璃一側(cè)豎直插兩枚大頭針P1和P2,再在另一側(cè)先后插兩枚大頭針P3和P4,從另一側(cè)隔著玻璃觀察時,使大頭針P4和P3與P2和P1的像恰在一條直線上,移去玻璃圓柱和大頭針后,在本題的圖中畫出:(1)沿P1和P2連線方向的入射光線通過圓柱形玻璃后的傳播方向;光線在玻璃內(nèi)的傳播方向;在光線的入射點作法線,標(biāo)出入射角θ1和折射角θ2。(2)寫出計算玻璃折射率的公式(不必計算)。答案:(1)見解析圖(2)n12=sin解析:(1)如圖所示,過P1、P2作直線交圓周于O1點,過點O1作法線O1O;過P3、P4作直線為出射光線,交圓周于O2點;過O2O作直線為法線。連接O1O2為入射光線在玻璃內(nèi)的折射光線。P1P2與O1O的夾角即為入射角θ1,O1O2與O1O的夾角即為折射角θ2。(2)量出圖中標(biāo)出的入射角θ1和折射角θ2,折射率n12=sinθ2.學(xué)校開展研究性學(xué)習(xí),某研究小組的同學(xué)根據(jù)所學(xué)的光學(xué)知識,設(shè)計了一個測量液體折射率的儀器,如圖所示,在一圓盤上,過其圓心O作兩條互相垂直的直徑BC、EF,在半徑OA上,垂直盤面插下兩枚大頭針P1、P2,并保持P1、P2位置不變,每次測量時讓圓盤的下半部分豎直浸入液體中,而且總保持液面與直徑BC相平,EF作為界面的法線,而后在圖中右上方區(qū)域觀察P1、P2的像,并在圓周上插上大頭針P3,使P3正好擋住P1、P2的像,同學(xué)們通過計算,預(yù)先在圓周EC部分刻好了折射率的值,這樣只要根據(jù)P3所插的位置,就可直接讀出液體折射率的值。(1)若∠AOF=30°,OP3與OC的夾角為30°,則P3處對應(yīng)的折射率的值為。

(2)圖中P3、P4兩位置哪一處所對應(yīng)的折射率的值大?答:。

(3)作AO的延長線交圓周于K,K處所對應(yīng)的折射率的值應(yīng)為。

答案:(1)3(2)P4(3)1解析:(1)根據(jù)折射定律n=sinθ題中θ1=∠EOP3=60°,θ2=∠AOF=30°。所以n=sin60°(2)題圖中P4對應(yīng)的空氣中光線與法線夾角大于P3對應(yīng)的空氣中光線與法線夾角,所以P4對應(yīng)的折射率的值大。(3)因A、O、K在一條直線上,入射角等于折射角,所以K處對應(yīng)的折射率的值應(yīng)為1。3.用圓弧狀玻璃磚做測量玻璃折射率的實驗時,先在白紙上放好圓弧狀玻璃磚,在玻璃磚的一側(cè)豎直插上兩枚大頭針P1、P2,然后在玻璃磚的另一側(cè)觀察,調(diào)整視線使P1的像被P2的像擋住,接著在眼睛所在的一側(cè)插兩枚大頭針P3和P4,使P3擋住P1和P2的像,P4擋住P3以及P1和P2的像,在紙上標(biāo)出大頭針位置和圓弧狀玻璃磚輪廓如圖甲所示(O為兩圓弧圓心,圖中已畫出經(jīng)過P1、P2點的入射光線)。(1)在圖上補畫出所需的光路。(2)為了測出玻璃的折射率,需要測量入射角和折射角,請在圖中的AB分界面上畫出這兩個角。(3)多次改變?nèi)肷浣?測得幾組入射角和折射角,根據(jù)測得的入射角和折射角的正弦值,畫出了如圖乙所示的圖像,由圖像可知該玻璃的折射率n=。

答案