鲁科版高中物理选择性必修第1册课后习题 第4章 第2节 科学测量 玻璃的折射率.docVIP

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第4章光的折射和全反射

第2节科学测量:玻璃的折射率

课后篇巩固提升

必备知识基础练

1.(天津卷)某小组做测定玻璃的折射率实验,所用器材有:玻璃砖,大头针,刻度尺,圆规,笔,白纸。

(1)下列哪些措施能够提高实验准确程度。?

A.选用两光学表面间距大的玻璃砖

B.选用两光学表面平行的玻璃砖

C.选用粗的大头针完成实验

D.插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些

(2)该小组用同一套器材完成了四次实验,记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如下图所示,其中实验操作正确的是。?

(3)该小组选取了操作正确的实验记录,在白纸上画出光线的径迹,以入射点O为圆心作圆,与入射光线、折射光线分别交于A、B点,再过A、B点作法线NN的垂线,垂足分别为C、D点,如图所示,则玻璃的折射率n=。(用图中线段的字母表示)?

解析(1)在插针法测定玻璃的折射率实验中,使用两光学面间距大的玻璃砖能更准确地确定玻璃砖内光线的位置,有利于减小实验误差,而两光学面是否平行对测量折射率没有影响,选项A准确、B错误;插针时要求后插的针挡住先插的针或先插的针的像,故选用细一点的大头针能更准确地确定光线位置,提高实验精确度,选项C错误;实验中是根据同侧两枚大头针的连线来确定入射光线或出射光线,故距离大些更好,选项D准确。

(2)由题图可知实验使用的是平行玻璃砖,故出射光线应该与入射光线平行,选项A出射光线与入射光线在同一直线上,选项B、C中出射光线与入射光线不平行,故只有选项D正确。

(3)设图中入射角为i,折射角为r,则sini=ACOA、sinr=BDOB,故折射率n=

答案(1)AD(2)D(3)AC

2.某同学设计了一个测量液体折射率的仪器,如图所示。在一个圆形木盘上过其圆心O作两条相互垂直的直径BC、EF,在半径OA上垂直圆盘面插下两枚大头针P1、P2并保持P1、P2的位置不变,每次测量时,让圆盘的BFC部分竖直浸入液体中,而且使液面与直径BC相平,EF为界面的法线,而后在图中右上方区域观察P1、P2的像,并在圆周上插上大头针P3,使P3正好挡住P1、P2的像。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,就可直接读出液体折射率的值。

(1)若∠AOF=30°,OP3与OC的夹角为30°,则P3处所对应的折射率的值为。?

(2)图中P3、P4两位置哪一处所对应的折射率值大?。?

(3)作AO的延长线交圆周于K,K处所对应的折射率的值应为。?

解析(1)此时OP3与OE之间的夹角为入射角,θ1=60°,θ2=30°,则n=sinθ

(2)P4对应的入射角大,折射角相同,所以对应的折射率大。

(3)当在K位置时,入射角与折射角相等,所以折射率等于1。

答案(1)3(2)P4(3)1

关键能力提升练

3.(多选)某同学用“插针法”做测量玻璃折射率的实验时,他的方法和操作步骤都正确无误,但他处理实验数据时,发现玻璃砖的两个光学面aa和bb不平行,如图,则()

A.P1P2与P3P4两条直线平行

B.P1P2与P3P4两条直线不平行

C.他测出的折射率偏大

D.他测出的折射率不受影响

解析光线由aa进入玻璃砖时,由折射定律得n=sinαsinβ,光线由bb射出玻璃砖时,由折射定律得n=sinθ2sinθ1。若aa∥bb,则有θ1=β,进而有α=θ

答案BD

4.用三棱镜做测量玻璃的折射率的实验,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上两枚大头针P3、P4,使P3挡住P1、P2的像,P4挡住P3和P1、P2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)在本题的图上画出所需的光路。

(2)为了测出棱镜玻璃的折射率,需要测量的量是,在图上标出它们。?

(3)计算折射率的公式是n=。?

解析(1)光路图如图所示,画出通过P1、P2的入射光线,交AC面于O,画出通过P3、P4的出射光线交AB面于O,连接O、O,则光线OO就是入射光线P1P2在三棱镜中的折射光线。

(2)在所画的图上注明入射角i和折射角r,并画出虚线部分,用量角器量出i和r(或用直尺测出线段EF、OE、GH、OG的长度)。

(3)n=sinisinr或因为sini=EFOE,sinr=GHOG,则n=EF

答案见解析