測(cè)定玻璃的折射率練習(xí)

1、測(cè)定玻璃的折射率練習(xí)1. 在用插針?lè)y(cè)定玻璃的折射率的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)操作步驟如下: 將記錄光路的白紙鋪放在平木板上; 手拿玻璃磚的毛面或棱,將其輕放在白紙上; 用鉛筆環(huán)繞玻璃磚畫(huà)出邊界 aa 和 bb ; 在 aa 上選擇一點(diǎn) O ,作為不同入射角的入射光線的共同入射點(diǎn),畫(huà)出入射角 i 分別為 00、 300、 450的入射光線; 用“插針?lè)ā狈謩e得到各條入射光線的折射光線,觀察時(shí)著重看大頭針針帽是否在一條直線上, 取下玻璃磚、大頭針,連接各針孔,發(fā)現(xiàn)所畫(huà)折射光線中有兩條相交,量出各個(gè)折角 r ; 按公式分別計(jì)算 ri sin sin ,取三個(gè)值的算術(shù)平均值。 以上步驟中有錯(cuò)誤或不妥之處的是

2、;應(yīng)改正為 。答案:3、 4、 5應(yīng)改正為: 中應(yīng)使直尺與玻璃磚的界面對(duì)齊,移開(kāi)玻璃磚的界面對(duì)齊,移開(kāi)玻璃磚后 再畫(huà)界線。 中入射角要取 00以外的五組數(shù)據(jù)。 中大頭針要豎直插牢, 觀察時(shí)看針尖是否在一條直線 上。2. 用插針?lè)y(cè)定玻璃磚的折射率的實(shí)驗(yàn)中,把 P 1、 P 2連線與玻璃磚表面垂線的夾角作為 角, 這個(gè)角過(guò)小會(huì) ,過(guò)大會(huì)使從 bb 面看不到 P 1、 P 2的 ;若已確定了 P 1、 P 2的位置,欲 確定 P 3的位置,應(yīng)在觀察時(shí)使 P 3MN 線(入射界面雖與玻璃 ab 面重合, 但 PQ 線卻略向外平移, 乙同學(xué) M N 和 P Q 之間距離雖等于 a c , 但實(shí)驗(yàn)時(shí)玻璃

3、磚的 a b 、 c d 都相對(duì) M N 、 P Q 平移了一些。取走玻璃磚后,他們分別按 MN 、 PQ 及 M N 、 P Q 畫(huà)圖求折射率,那么,甲測(cè)出的折射率將 ,乙測(cè)出的折射率將 (填 “偏大” 、 “偏小”或“不變” 答案:入射,使測(cè)量誤差偏大,像,同時(shí)擋住 P 1P 2的像,偏小,不變3. 某同學(xué)由于沒(méi)有量角器,在完成了光路圖以后,以 O 點(diǎn)為圓心, 10.00cm 長(zhǎng)為半徑畫(huà)圓,分別交線段 OA 于 A 點(diǎn),交 O 、 O 連線延長(zhǎng)線于 C 點(diǎn),過(guò) A 點(diǎn)作法線 NN 的垂線 AB 交 NN 于 B 點(diǎn),過(guò) C 點(diǎn)作法線 NN 的垂線 CD 交 NN 于 D 點(diǎn),如圖所示,用刻

4、度尺量得 OB=8.00cm , CD=4.00cm。由此可得到玻璃的折射率 。4. 測(cè)定玻璃的折射率時(shí),為了減小實(shí)驗(yàn)誤差,應(yīng)該注意的是:( A. 玻璃磚的寬度宜大些B. 入射角應(yīng)適當(dāng)小些C. 大頭針應(yīng)垂直的插在紙面上D. 大頭針 P 1、 P 2及 P 3、 P 4之間的距離應(yīng)適當(dāng)大些5. 如圖, 一個(gè)學(xué)生用廣口瓶和直尺測(cè)定水的折射率,填寫(xiě)下述實(shí)驗(yàn)步驟中的空白: 用 測(cè)出廣口瓶瓶口內(nèi)徑 d ; 在瓶?jī)?nèi)裝滿(mǎn)水; 將直尺沿瓶口邊緣插入水中; 沿廣口瓶邊緣向水中直尺正面看去,若恰能看到直尺的 0刻度(即圖中 A 點(diǎn) ,同時(shí)看到水面上 B點(diǎn)刻度的像恰與 A 點(diǎn)的像相重合; 若水面恰與直尺的 C 點(diǎn)相

5、平,讀出 和 的長(zhǎng)度; 由題中所給條件,可以計(jì)算水的折射率為 。答案: 直尺 豎直 AC ; BC 2222BC d AC d +6.在用兩面平行的玻璃磚測(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)中,其實(shí)驗(yàn)光路如圖所示,對(duì)實(shí)驗(yàn)中的一些具 體問(wèn)題,下列意見(jiàn)正確的是( A .為了減少作圖誤差, P 3和 P 4的距離應(yīng)適當(dāng)取大些 B .為減少測(cè)量誤差, P 1、 P 2的連線與玻璃磚界面的夾角應(yīng)盡量大些C .若 P 1、 P 2的距離較大時(shí),通過(guò)玻璃磚會(huì)看不到 P 1、 P 2的像D .若 P 1、 P 2連線與法線 NN' 夾角較大時(shí),有可能在 bb' 面發(fā)生全反射,所以在 bb' 一側(cè)就看不

6、到 P 1、 P 2的像7. 某校開(kāi)展研究性學(xué)習(xí),某研究小組根據(jù)光學(xué)知識(shí),設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)液體折射率的儀器。如圖,在一個(gè)圓盤(pán)上,過(guò)其圓心 O 作兩條相互垂直的直徑 BC 、 EF 。在半徑 OA 上,垂直盤(pán)面 插上兩枚大頭針 P 1、 P 2并保持位置不變。 每次測(cè)量時(shí)讓圓盤(pán)的下半部分豎直進(jìn)入液體中, 而且總使得液面與直徑 BC 相平, EF 作為界面的法線, 而后在圖中 右上方區(qū)域觀察 P 1、 P 2。同學(xué)們通過(guò)計(jì)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) P 3所插的位置,就可以直接讀出液體折射率的值。若 AOF =30°, OP 3與 OC 之間的夾角為 30

7、76;,則 P 3處刻的折射率的值 。圖中 P 3、 P 4那一處對(duì)應(yīng)的折射率大 。做 AO 的延長(zhǎng)線交圓周于 K , K 處對(duì)應(yīng)的折射率為 。答案:. (1 1.73 P 4 18. (94年上海 某同學(xué)在測(cè)定一厚度均勻的圓形玻璃的折射率時(shí), 先在白紙上作一與圓形玻璃同半徑的圓, 圓心為 O ,將圓形玻璃平放在白紙上,使其邊界與所畫(huà)的圓重合,在玻璃一側(cè)豎直插兩枚大頭針 P 1和 P 2, 在另一側(cè)再先后插兩枚大頭針 P 3和 P 4,使從另一側(cè)隔著玻璃觀察時(shí),大頭針 P 4、 P 3和 P 2、 P 1的像恰在一 直線上,移去圓形玻璃和大頭針后,得如圖所示的圖,在圖中畫(huà)出: 沿 P 1、 P

8、 2連線方向的入射光線通過(guò)圓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(diǎn)作法線,標(biāo)出入射角 i 和折射角 r ; 寫(xiě)出計(jì)算玻璃折射率的公式(不必計(jì)算 。解:如圖所示, P 3P 4光線為入射光線 P 1P 2通過(guò)玻璃后的折射光線。 O 1O 2光線為入射光線 P 1P 2在玻璃 中的折射光線。 9. (1994年全國(guó) 用三棱鏡做測(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn),先在白紙上放好三棱鏡,在棱鏡的一側(cè)插上兩枚大頭 針 P 1和 P 2, 然后在棱鏡的另一側(cè)觀察, 調(diào)整視線使 P 1的像被 P 2擋住。 接著在眼睛所在的一側(cè)插兩枚大頭針 P 3、 P 4,使 P 3擋住 P 1、 P 2的像,

9、P 4擋住 P 3和 P 1、 P 2的像,在紙 上標(biāo)出大頭針位置和三棱鏡輪廓,如圖所示。(1在本題的圖上畫(huà)出所需的光路。(2為了測(cè)出棱鏡玻璃的折射率,需要測(cè)量的量是 ,在圖上標(biāo)出它們。(3計(jì)算折射率的公式是 n= 。解 :(1如圖所示,畫(huà)出通過(guò) P 1、 P 2的入射光線交 AC 面于 O ,畫(huà)出通過(guò) P 3、 P 4的出射光線交 AB 面 于 O ,則光線 OO 就為入射光線 P 1P 2在三棱鏡中的折射光線。(2在所畫(huà)的圖上,標(biāo)明入射角 i 和折射角 ,并畫(huà)出虛線部分。用量角器測(cè)量出 i 和 或用刻度尺 測(cè)出線段 EF 、 OE 、 GH 、 OG 的長(zhǎng)度。 (3 n=sin sin i

10、 或:因?yàn)?sini=OE EF ,sin=OG GH , 則 n=OE EF /OG GH =OE EF ·GH OG10. 如圖所示,在測(cè)玻璃磚的折射率的實(shí)驗(yàn)中,多處測(cè)得入射角 i 及入射點(diǎn)和出射點(diǎn)處法線間距 a ,將數(shù)據(jù) 在 i 2sin 12 1a 坐標(biāo)系中繪制出相應(yīng)圖像,通過(guò)圖像,寫(xiě)出計(jì)算玻璃磚折射率 n 的表達(dá)方式。 解:設(shè)光線由空氣進(jìn)入玻璃的折射角為 r 則由折射定律 ri sin sin =n 由幾何關(guān)系得 sinr=22d a a +由消去 r 得 22sin d a ai +=n 222221sin 1an d n i += 所以作出 i 2sin 121a 的圖

11、線其斜率 k=22nd n=kd 11. 用如圖所示裝置測(cè)定玻璃的折射率,在光具盤(pán)的中央固定一個(gè)半圓形的玻璃磚,使二者的圓心 O 重合。 使激光束從玻璃圓弧面一側(cè)入射并垂直直徑平面通過(guò)圓心 O 射出玻璃磚, 記下入射光束在光具盤(pán)上所對(duì)應(yīng) 的刻度,以圓心 O 為軸逆時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)光具盤(pán),同時(shí)觀察直徑平面一側(cè)出射光線的變化:出射光線不斷向 下偏轉(zhuǎn)并越來(lái)越暗,直到剛好看不到出射光線為止,并記下這時(shí)入射光線在光具盤(pán)上位置的刻度。光具盤(pán) 上兩次刻度之間的夾角 就是光束從玻璃射向空氣的 , 玻璃的折射率表達(dá)式為 n = . 激光在玻璃中的速度為 v = . (已知光在真空中的速度為 c 答案 :.臨界角,

12、n=1/sin , v =Csin 12.利用插針?lè)y(cè)玻璃的折射率,實(shí)驗(yàn)中先將玻璃磚固定在水平桌面上的白紙上,畫(huà)出玻璃磚兩側(cè)界面 MN 、 PQ ,在玻璃磚的一側(cè)插好 P 1、 P 2大頭針后,某同學(xué)發(fā)現(xiàn)在 P 1、 P 2同 側(cè)通過(guò)玻璃磚在圖所示位置也可觀察到 P 1、 P 2的像。于是他在白紙上插大頭針 P 3,使 P 3擋住 P 1、 P 2的像,同樣方法,他又插入大頭針 P 4,使 P 4擋住 P 3和 P 1、 P 2的像。取走玻璃磚, P 1、 P 2連線交 MN 于 O 點(diǎn), P 3、 P 4連線交 MN 于 O /點(diǎn)。 測(cè)出 P 1P 2連線與 MN 間的夾角 =30°

13、;, 玻璃磚的厚度 h =2.00cm.OO /兩點(diǎn)間的距離 L =3.00cm,則玻璃磚的折射率為 n= (結(jié)果保留 3位有效數(shù)字 。 解:依題意作出光路如圖所示。從圖中可得出 sini=sin600=0.866.sin =6. 04/2/22=+L h L所以玻璃磚的折射率為:44. 16. 0866. 0sin sin =i n 13. 為了測(cè)定光在透明的有機(jī)玻璃中的傳播速度, 實(shí)驗(yàn)室中可提供的器材有:矩形有機(jī)玻璃條 (長(zhǎng)約 40cm 秒表、平行光光源、刻度尺、三角板、木板、白紙、大頭針若等。已知真空中的光速是 c =3.00×108m/s.(1請(qǐng)求從上述器材中選出的必須的器材來(lái)測(cè)量光速。(2說(shuō)明測(cè)量光速的方法和要測(cè)量的量,并給出計(jì)算光速的公式。解:(1選出的必須的器材有:矩形有機(jī)玻璃、刻度尺、