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2019版高考物理一轮复习实验增分专题15测定玻璃的折射率对应演练

实验十五 测定玻璃的折射率 对应演练·迁移运用 1.如图甲所示为光学实验用的长方体玻璃砖,它的__光学__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__d__(选填“d”或“e”)点得到的值较小, 用__e__(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,增加实验误差;分别连接 cd 和 ce sin i 并延长到界面,与界面分别交于 O1、O2 两点,由 n= 不难得出用 d 点得到的折射率值 sin r 较小,过 c 点的出射光线应平行于 ab,利用直尺比对并仔细观察,可知 ce∥ab,故用 e 点 得到的折射率值误差较小. 2.某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率.开始玻璃砖的 位置如图中实线所示,使大头针 P1、P2 与圆心 O 在同一直线上,该直线垂直于玻璃砖的直径 边,然后使玻璃砖绕圆心 O 缓慢转动,同时在玻璃砖的直径边一侧观察 P1、P2 的像,且 P2 的像挡住 P1 的像.如此观察,当玻璃砖转到图中虚线位置时,上述现象恰好消失.此时只 须测量出__玻璃砖直径边绕 O 点转过的角度 θ __,即可计算玻璃砖的折射率.请用你测量 的量表示出折射率 n=__ 1 __. sin θ 解析 光线指向圆心入射时不改变传播方向,恰好观察不到 P1、P2 的像时发生全反射, 1 测出玻璃砖直径边绕 O 点转过的角度 θ , 此时入射角 θ 即为全反射临界角, 由 sin θ = n 1 得 n= 1 . sin θ 3.用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时,先在白纸上放好圆弧状玻璃砖,在玻 璃砖的一侧竖直插上两枚大头针 P1、P2,然后在玻璃砖的另一侧观察,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 和 P4,使 P3 挡住 P1 和 P2 的像,P4 挡住 P3 以及 P1 和 P2 的像,在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓,如图所示(O 为两弧圆心; 图中已画出经过 P1、P2 点的入射光线). (1)在图上补画出所需的光路图 (2)为了测出玻璃砖的折射率, 需要测量入射角和折射角, 请在图中的 AB 分界面上标出 这两个角. (3)多次改变入射角, 测得几组入射角和折射角, 根据测得的入射角和折射角的正弦值, 画出了如图乙所示的图象,由图象知玻璃砖的折射率 n=__1.5__. 解析 (1)P3、P4 的连线与 CD 的交点即为光线从玻璃砖中射出的位置,P1、P2 的连线与 AB 的交点即为光线进入玻璃砖中的光路,如图所示. (2)连接 O 点与光线在 AB 上的入射点即为法线,作出入射角和折射角如上图中 i、r 所 示. sin i (3)图象的斜率 k= ,由图乙可知斜率为 1.5,即该玻璃砖的折射率为 1.5. sin r 4. 在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中, 甲、 乙、 丙三位同学在纸上画出的界面 aa′、 bb′与玻璃砖位置的关系分别如图①、②和③所示,其中甲、丙两同学用的是矩形玻璃砖, 乙同学用的是梯形玻璃砖.他们的其他操作均正确,且均以 aa′、bb′为界面画光路图, 则 (1)甲同学测得的折射率与真实值相比__偏小__(选填“偏大”“偏小”或“不变”). (2)乙同学测得折射率与真实值相比__不变__(选填“偏大”“偏小”或“不变”). (3)丙同学测得的折射率与真实值相比__可能偏大、可能偏小、可能不变__. 2 解析 (1)用图①测定折射率时,会导致玻璃中折射光线偏折小了,所以折射角增大, 折射率减小. (2)用图②测折射率时,只要操作正确,与玻璃砖形状无关. (3)用图③测折射率时,因为界面 bb′部分在玻璃砖外侧,部分在内侧,故无法确定折 射光线偏折的大小,所以测得的折射率可能偏大、可能偏小、可能不变. 3


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