1、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.(2019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
2、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
3、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sin i=、sin r=,故折射率n=。答案(1)AD(2)D(3)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
4、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,1=60,2=30,则n=。(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)(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.P1
5、P2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=,光线由bb射出玻璃砖时,由折射定律得n=。若aabb,则有1=,进而有=2,出射光线OB与入射光线AO平行。若aa和bb不平行,则有1,进而有2,出射光线OB与入射光线AO不平行,故选项B正确,A错误;在用“插针法”测玻璃的折射率时,只要实验方法正确,光路准确无误,结论必定是正确的,它不会受玻璃砖形状的影响,选项D正确,C错误。答案BD4.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
6、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=或因为sin i=,sin r=,则n=。答案见解析