1、如何测介质的折射率课本中介绍了测玻璃折射率的一些方法本文再介绍几种测水和玻璃的折射率的另外一些方法请同学们注意总结1测水的折射率图41(1)成像法原理:利用水面的反射成像和水的折射成像方法:如图41所示,在一盛满水的烧杯中,紧挨杯口竖直插入一直尺,在直尺的对面观察水面,能同时看到直尺在水中的部分和露出水面部分的像,若从点P看到直尺在水下最低点的刻度B的像B(折射成像)恰好跟直尺在水面上刻度A的像A(反射成像)重合,读出AC、BC的长,量出烧杯内径d,即可求出水的折射率为n.(2)插针法原理:光的折射定律图42方法:如图42所示,取一方木板,在板上画出互相垂直的两条线AB、MN,从它们的交点O处
2、画直线OP(使PON45),在直线OP上P、Q两点垂直地插两枚大头针把木板放入水中,使AB与水面相平,MN与水面垂直在水面上观察,调整视线使P的像被Q的像挡住,再在木板S、T处各插一枚大头针,使S挡住Q、P的像,T挡住S及Q、P的像从水中取出木板,画出直线ST,量出图中的角i、r,则水的折射率为nsin i/sin r.图43(3)视深法原理:利用视深公式hh/n.方法:在一盛水的烧杯底部放一粒绿豆,在水面上方吊一根针,如图43所示调节针的位置,直到针尖在水中的像与看到的绿豆重合,测出针尖距水面的距离即为杯中水的视深h,再测出水的实际深度h,则水的折射率nh/h.(4)全反射法图44原理:全反
3、射现象方法:在一盛满水的大玻璃缸下面放一发光电珠,如图44所示在水面上观察,看到一圆形的发光面,量出发光面直径D及水深h,则水的折射率n.2测玻璃的折射率图45插针法:运用光在玻璃两个界面处的折射如图45所示为两面平行的玻璃砖对光路的侧移用插针法找出与入射光线AO对应的出射光线OB,确定出O点,画出折射光线OO,量出入射角i和折射角r,据n计算出玻璃的折射率用“插针法”测定透明半圆柱玻璃砖的折射率,O为玻璃截面的圆心,使入射光线跟玻璃砖的平面垂直,如下图所示的四个图中P1、P2、P3和P4是四个学生实验插针的结果(1)在这四个图中肯定把针插错了的是_(2)在这四个图中可以比较准确地测出折射率的
4、是_,计算玻璃的折射率的公式是_【解析】将P1P2看作入射光线,P3P4看作出射光线,由下图知,入射光线与界面垂直,进入玻璃砖后,传播方向不变,由画出的光路图可知A、C错误;而B中光路图虽然正确,但入射角和折射角均为零,测不出折射率,只有D能比较准确地测出折射率,角度如下图所示,其折射率n.【答案】(1)AC(2)Dn图461(2011天津高考)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46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P
5、1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需测量出_,即可计算出玻璃砖的折射率请用你的测量量表示出折射率n_【解析】当恰好看不见P1、P2的像时,刚好发生全反射现象,此时玻璃砖直径转过的角度为临界角,折射率n.【答案】玻璃砖直径边绕O点转过的角度光的折射和全反射的应用1.正确、灵活地理解、应用折射率公式教材中给出的折射率公式为n(i为真空中的入射角,r为某介质中的折射角)根据光路可逆原理,入射角、折射角是可以随光路的逆向而“换位”的我们可以这样来理解、记忆:n.2对临界角的理解光线从介质进入真空或空气,r90时,发生全反射,此时的入射角i(介)叫临界角C.由sin C.
6、3分析、计算问题的应用分析计算时要掌握好n的应用及有关数学知识,如三角函数(尤其特殊角的函数)例如同一介质对紫光折射率大,对红光折射率小着重理解两点:第一,光的频率(颜色)由光源决定,与介质无关;第二,同一介质中,频率越大的光折射率越大再应用n等知识,就能准确而迅速地判断有关色光在介质中的传播速度、波长、入射光线与折射光线偏折程度等问题图47半径为R的半圆柱形玻璃,横截面如图47所示,O为圆心,已知玻璃的折射率为.一束与MN平面成45的平行光束从空气射到玻璃的半圆柱面上,经玻璃折射后,有部分光能从MN平面上射出,求能从MN射出的光束的宽度为多少?【解析】如图所示,进入玻璃中的光线沿半径方向直达
7、球心位置O,且入射角等于临界角,恰好在O点发生全反射光线左侧的光线(如:光线)经球面折射后,射在MN上的入射角一定大于临界角,在MN上发生全反射,不能射出,光线右侧的光线经半球面折射后,射到MN面上的入射角均小于临界角,能从MN面上射出,最右边射向半球的光线与球面相切,入射角190,由折射定律知:sin 2,解得:245故光线将垂直MN射出,所以在MN上面射出光束宽度应为OERsin 2R.【答案】R2(2013江苏高考)图48为单反照相机取景器的示意图,ABCDE为五棱镜的一个截面,ABBC.光线垂直AB射入,分别在CD和EA上发生反射,且两次反射的入射角相等,最后光线垂直BC射出若两次反射都为全反射,则该五棱镜折射率的最小值是多少?(计算结果可用三角函数表示)图48【解析】光线在棱镜中的光路图如图所示,根据反射定律和题设条件,得490所以入射角22.5根据全反射规律,sin A故sin 22.5所以n,即折射率的最小值为.【答案】