高二物理试验：测定玻璃的折射率人教版知识精讲

高二物理试验：测定玻璃的折射率人教版知识精讲

高二物理试验：测定玻璃的折射率人教版 ‎ ‎【同步教育信息】‎ 一. 本周教学内容：‎ 试验：测定玻璃的折射率 本章小结 本章检测 二. 知识要点：‎ l. 理解利用插针法确定光路的原理。‎ ‎2. 了解实验步骤和实验操作中的注意事项。‎ ‎3. 会根据实验结果作出光路。求出对应的玻璃砖的折射率。‎ 三. 知识结构：‎ 四. 重点、难点辨析：‎ ‎1. 为了减小测量角度的相对误差，同时减小由于大头针的像发生畸变而产生的定位误差，入射光线与玻璃砖之间的夹角不能太大，又不能太小。一般取在15°～75°之间为宜。玻璃砖宽度在‎5cm以上为宜，两根大头针之间的距离大些为宜。‎ ‎2. 确定了玻璃界面和光路后。可以采用两种方法计算玻璃砖的折射率：① 可用量角器测量入射角和折射角。由折射定律公式来计算折射率。② 经过入射点画出玻璃界面的法线。以入射点O为圆心，适当长度为半径画圆，入射光线、折射光线与圆周交于A和B。由点A、B向法线作垂线。分别交法线于、点。如图所示，测出垂线的长度和。则玻璃的折射率可表示为。‎ ‎3. 如果玻璃界面确定得不准确，会给测量结果造成一定的误差，如图所示。若画出的两界面间距离偏大（图中是实际界面的位置，是画出的界面），很容易看出，这时折射角的测量值偏大，会造成折射率的测量值偏小；如果画出的两界面间距离偏小，则情况与上述恰好相反。‎ ‎【典型例题】‎ ‎[例1] 作测定玻璃折射率的实验时，在纸上画出玻璃砖的两个平行界面ab、cd时，由于避免笔尖触及玻璃砖，而画成下图中的和，即都向外平移了一些。作光路图时n能将折射点确定在和。那么这种误差将使测算出的折射率（ ）‎ A. 大于其真实值 B. 小于其真实值 C. 不受影响，仍等于其真实值 D. 条件不足，无法进行判定 解析：按图中插针位置画出正确和有误差的光路图。如下图所示，易判定画出的折射角大于其真实值，从而使求出的n值偏小。‎ 答案：B ‎[例2] 将直角坐标和等腰直角三棱镜ABO如下图所示放置，腰长为‎16cm。为了测棱镜这种物质的折射率。从OB边的D点注视A棱，发现A棱的视位置在C点，在D、C两点插上大头针。取走棱镜。若O、C两点的位置坐标分别为（0，12）和（9，0），由此可求得棱镜的折射率为　　　　　。‎ 答案：1.33‎ ‎【模拟试题一】‎ ‎1. 用插针法测定玻璃折射率时。有四条入射光线a 、b、c、d，若经玻璃砖折射后的出射光线是OA。如图1所示，则该实验中用的入射光线应是（ ）‎ A. 光线a B. 光线b　‎ C. 光线c 　 D. 光线d 图1‎ ‎2. 某组同学用插针法测平行玻璃砖的折射率，记录下入射、折射、出射线后，以入射点O为圆心画单位圆，用直尺测得有关线段的长度，如图2所示，则下面四个表达式中，正确表达折射率的关系式是（ ）‎ 图2‎ A. B. C. D. ‎ ‎3. 用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中，在已画好玻璃砖界面和后，不慎将玻璃砖向上平移了一些，放在了如图3所示位置上，而实验中的其他操作均正确，则测得的折射率将（ ）‎ A. 偏大 B. 偏小 C. 不变 D. 无法确定 图3‎ ‎4. 在“测定玻璃的折射率”的实验中，若所使用的玻璃砖两表面和不平行，如图4所示，则测得的折射率将（ ）‎ A. 偏大 B. 偏小 C. 不变 D. 无法确定 图4‎ ‎5. 某学生做“测定玻璃的折射率”实验时，已得到玻璃砖（下图中的MNPQ）的实验光路图，后来被人在MN一侧多画了几道“光线”，如图5所示，试指出a、b、c、d中， 线才是实验中得到的光线。‎ 图5‎ ‎6. 如图6所示，在“测定玻璃折射率”的实验中。对—块两面平行的玻璃砖，用“插针法”找出入射光线对应的出射光线，现有A、B、C、D四位学生分别作出如图1的四组插针结果。从图上看：（1）肯定把针插错了的学生是 ；（2）测量结果准确度最高的是 ；‎ 图6‎ ‎【模拟试题二】‎ 一. 选择题 ‎1. 医院外科手术室的无影灯所以不会留下影子，这是因为（ ）‎ A. 无影灯发出的光具有特殊的不会产生影子的性质 B. 发出的光能够改变传播方向 C. 无灯的光源发光面积很大，不会使被照的人体产生半影 D. 无影灯的光源发光面很大，不会留下被照人体的本影 ‎2. 斜插入水的筷子与竖直方向成45°角，由空气中向下观察，看到筷子在水中的部分与竖直方向所成的角为，则（ ）‎ A. <45° B. >45° C. =45° D. 条件不足不能确定 ‎3. 如图7（甲）表示一条光线由空气射到半圆形玻璃表面的圆心Ｏ处，在玻璃砖的半圆形表面镀有银反射面，则图7（乙）中几个光路图，正确、完整地表示光线行进过程的是（ ）‎ 图7‎ ‎4. 红光和紫光相比（ ）‎ A. 在真空中传播时，紫光的速度比较大 B. 在玻璃中传播时，红光的速度比较大 C. 玻璃对红光的折射率比紫光大 D. 从玻璃到空气的界面上，红光的临界角较紫光大 ‎5. 如图8所示，在水面以下有一平面镜水平放置，一束白光由空气垂直射向水面。现让平面镜绕过入射点的水平轴转动，要使该光束不会从水中射出水面。若红光的临界角为，紫光的临界角为小则平面镜转过的角度不能小于（ ）‎ A. B. C. D. ‎ 图8‎ ‎6. 如图9所示， 根长度为的直薄木条上有两个观察x小孔，两个小孔之间的距离为d，d恰好是一个人两眼之间的距离。当木条水平放置时，此人通过两观察孔看见此木条在水平放置的平面镜M中完整的像，那么选用的平面镜的宽度至少是（ ）‎ A. B. C. D. ‎ 图9‎ 二. 填空题 ‎7. 水平桌面上有一个乒乓球，沿着桌边有一个平面镜。已知当乒乓球向桌边垂直移动时，它的像将沿竖直方向向上移动，则平面镜镜面与水平桌面间的交角应是 。‎ ‎8. 一束光从空气射到某种介质的表面上，入射光线与折射光线间的夹角是150°。折射光线和反射光线成90°角，则这种介质的折射率是 ，光在这种介质中的传播速度为 ‎，当光从此介质射入空气时，发生全反射的临界角的正弦为 。‎ ‎9. 空中有一只小鸟距水面‎3m。其正下方距离水面‎4m深处的水中有一条鱼，已知水的折射率为，则鸟看到鱼离它 m，鱼看到鸟离它 m。‎ ‎10. 如图10所示，光线投射到折射率为的玻璃球上，入射角为60°，射人球体的光线经过—次反射后，再经过一次折射从球体射出。则射出光线与入射光线之间的夹角为　 。‎ 图10‎ ‎11. 在测定玻璃砖折射率实验中，大头针P1、P2已插好在图11中所示的直线AB上大 头针P3、P4，则可能插在　 　。（填写序号：① AB延长线上；② 直线MN上；③ 直线OP上）‎ 图11‎ 三. 计算论述题 ‎12. 如图12所示是一透明的圆柱体的横截面。其半径为R，折射率是，AB是—条直径。今有一束平行光沿AB方向射向圆柱体，试求离AB多远的入射光线经折射后经过B点。‎ 图12‎ ‎13. 如图13所示。MN为厚度不计的平面镜，放在水平地面上。距离平面镜M端‎4m处有一根标杆OP，标杆的零刻度O恰在地面，距平面镜N端‎2m处直立着一个人SD，人眼离地面的高度为SD=‎1.8m，平面镜的长度MN=‎1m，标杆足够长。（1）人看到平面镜中的标杆。不能看到标杆的全部．画出能被人看到的像的标杆部分的成像光路。写出作图过程；（2）人看到平面镜中标杆的最小刻度和最大刻度是多少 ?‎ 图13‎ ‎14. 如图14所示，一块用折射率为2的玻璃砖制成的横截面为圆的透明柱体，圆半径为‎6cm，当一束单色光垂直照到Oa面上时，从右侧观看在ab圆弧上不亮的弧长为多少？‎ 图14‎ ‎15. 如图15所示，放在空气中的直角三棱镜ABC，∠A＝30°。一单色细光束垂直AB面射入棱镜，光线从AC边的D点射出时．比原来行进的方向偏折了15°若要使细光束仍由AB边射入，并在D点发生全反射．求细光束从AB边射入时的入射角至少应是多大。（可用反三角函数表示）‎ 图15‎ ‎16. 半径为R的玻璃半圆柱体，圆心为O。横截面积如图16所示。两条平行单色红光沿截面射向圆柱面，方向与底面垂直，光线l的入射点A为圆柱体的顶点，光线2的入射点 为B。∠AOB＝60°。已知该玻璃对红光的折射率n=。‎ ‎（1）求两条光线经柱面和底面折射后的交点与O点的距离d；‎ ‎（2）若入射的是单色蓝光，则距离d将比上面求得的结果大还是小。‎ 图16‎ ‎【试题答案一】‎ ‎1. C 2. B 3. C 4. C 5. d 6.（1）B；（2）D ‎【试题答案二】‎ ‎1. D 2. B 3. D 4. B、D 5. A 6. D 7. 45°‎ ‎8. 1.732，1.732×‎108m/s，0.577‎ ‎9. 6，8 10. 180° 11. ③ 12. R ‎13.（1）略；（2）‎2.4m， 4.5m ‎14. ‎6.28cm 15. 16.（1）；（2）d变小