測定玻璃的折射率實(shí)驗(yàn)測試題及解析

1、1 測定玻璃的折射率實(shí)驗(yàn)測試題及解析1. 某同學(xué)用大頭針、三角板、 量角器等器材測半圓形玻璃磚的折射率。開始玻璃磚的位置如圖中實(shí)線所示，使大頭針p1、p2與圓心 o 在同一直線上，該直線垂直于玻璃磚的直徑邊，然后使玻璃磚繞圓心o 緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)在玻璃磚的直徑邊一側(cè)觀察p1、p2的像， 且 p2的像擋住p1的像。 如此觀察， 當(dāng)玻璃磚轉(zhuǎn)到圖中虛線位置時(shí)， 上述現(xiàn)象恰好消失。此時(shí)只需測量出_，即可計(jì)算出玻璃磚的折射率。請用你測量的量表示出折射率n_。解析： 玻璃磚轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，射在其直徑所在平面內(nèi)的光線的入射角增大，當(dāng)增大到等于臨界角c 時(shí)，發(fā)生全反射現(xiàn)象。因sin c1n，可見只要測出臨界角即可求得折

2、射率n，而 c 和玻璃磚直徑繞o 點(diǎn)轉(zhuǎn)過的角度 相等，因此只要測出玻璃磚直徑邊繞o 點(diǎn)轉(zhuǎn)過的角度 即可。答案： 玻璃磚直徑邊繞o 點(diǎn)轉(zhuǎn)過的角度1sin 2某同學(xué)測量玻璃磚的折射率，準(zhǔn)備了下列器材：激光筆、直尺、刻度尺、一面鍍有反射膜的平行玻璃磚。如圖所示，直尺與玻璃磚平行放置，激光筆發(fā)出的一束激光從直尺上o 點(diǎn)射向玻璃磚表面，在直尺上觀察到a、b 兩個(gè)光點(diǎn)，讀出o、a 間的距離為20.00 cm，a、b 間的距離為6.00 cm，測得圖中直尺到玻璃磚上表面距離d110.00 cm，玻璃磚厚度d24.00 cm。由以上數(shù)據(jù)可求出玻璃的折射率n_，光在玻璃中傳播速度v_ m/s(光在真空中傳播速度

3、c 3.0 108 m/ s，結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字 )。解析： 作出光路圖如圖所示，根據(jù)幾何知識可得入射角i45 ，設(shè)折射角為r，則 tan r34，故折射率 nsin isin r1.2，故 vcn2.5108 m/s。答案： 1.22.51083. 現(xiàn)要估測一矩形玻璃磚的折射率n，給定的器材有：待測玻璃磚、白紙、鉛筆、大頭針1 枚、直尺、直角三角板。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先將直尺的一端o 和另一點(diǎn)m 標(biāo)2 上兩個(gè)明顯的標(biāo)記，再將玻璃磚平放在白紙上，沿其兩個(gè)長邊在白紙上畫出兩條直線ab、cd，再將直尺正面緊貼玻璃磚的左邊緣放置，使o 點(diǎn)與直線cd 相交，并在白紙上記下點(diǎn)o、m 的位置，如圖所示， 然后在

4、右上方通過ab 所在界面向左下方觀察，調(diào)整視線方向， 直到 o 點(diǎn)的像與m 點(diǎn)的像重合，再在 ab 直線上插上大頭針，使大頭針擋住m、o 的像，記下大頭針p 點(diǎn)的位置。(1)請?jiān)谠瓐D上作出光路圖；(2)計(jì)算玻璃磚的折射率的表達(dá)式為：n_(用字母 p 和圖中已知線段字母表示)。解析： (1)調(diào)整視線方向，當(dāng)o 點(diǎn)的像和m 點(diǎn)的像重合時(shí)，從o 點(diǎn)發(fā)出的光線經(jīng)玻璃磚折射后與從m 點(diǎn)發(fā)出的光線經(jīng)ab 面反射后重合。在觀察的一側(cè)插上大頭針，使大頭針擋住m、 o 的像，則大頭針的位置為折射光線射出玻璃磚的點(diǎn)和從m 點(diǎn)發(fā)出的光線在ab 面上的反射點(diǎn)，如圖所示。(2)折射率 nsin isin rapmpap

5、opopmp。答案： (1)光路圖見解析(2)opmp4用圓弧狀玻璃磚做測定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)時(shí)，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，其中o 為兩圓弧圓心，圖中已畫出經(jīng)過p1、p2點(diǎn)的入射光線。(1)在圖上補(bǔ)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?jiān)趫D中的ab 分界面上畫出這兩個(gè)角。(3)用所測物理量計(jì)算折

6、射率的公式為n_。(4) 為了保證在cd 得到出射光線，實(shí)驗(yàn)過程中，光線在ab 的入射角應(yīng)適當(dāng)_(選填“小一些”“無所謂”或“大一些”)。(5)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_。解析： (1)連接 p3、p4與 cd 交于一點(diǎn)，此交點(diǎn)即為光線從玻璃磚中射出的位置，由于p1、p2的連線與ab 的交點(diǎn)即為光線進(jìn)入玻璃磚的位置，連接兩交點(diǎn)即可作出玻璃磚中的光路，如圖所示。3 (2)連接 o 點(diǎn)與光線在ab 上的入射點(diǎn)即為法線，作出入射角和折射角如圖中i、r 所示。(3)由折射定律可得nsin isin r。(4)為了保證能在cd 上有出射光線，實(shí)驗(yàn)過程中，光線在ab 上的入射角應(yīng)適當(dāng)小一些，才不會使光線在c