1、光的折射 全反射4.用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时,先在白纸上放好圆弧状玻璃砖,在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1、P2,然后在玻璃砖的另一侧观察,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两枚大头针P3和P4,使P3挡住P1和P2的像,P4挡住P3以及P1和P2的像,在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓如图甲所示(O为两圆弧圆心,图中已画出经过P1、P2点的入射光线)。(1)在图上补画出所需的光路。(2)为了测出玻璃的折射率,需要测量入射角1和折射角2,请在图中的AB分界面上画出这两个角。(3)多次改变入射角,测得几组入射角和折射角,根据测得的入射角和折射角的正弦值
2、,画出了如图乙所示的图像,由图像可知该玻璃的折射率n=_。【解析】(1)连接P3、P4与CD交于一点,此交点即为光线从玻璃砖中射出的位置,又由于P1、P2的连线与AB的交点即为光线进入玻璃砖的位置,连接两交点即可作出玻璃砖中的光线,如图所示。(2)连接O点与光线在AB上的入射点即为法线,作出入射角和折射角如图中1、2所示。(3)图像的斜率k=n,由题图乙可知斜率为1.5,即玻璃的折射率为1.5。答案:见解析【补偿训练】某研究性学习小组利用插针法可以测量半圆形玻璃砖的折射率。实验探究方案如下:在白纸上作一直线MN,并作出它的一条垂线AB,将半圆形玻璃砖(底面的圆心为O)放在白纸上,它的直边与直线
3、MN对齐,在垂线AB上插两个大头针P1和P2,然后在半圆形玻璃砖的右侧插上适量的大头针,可以确定光线P1P2通过玻璃砖后的光路,从而求出玻璃的折射率。实验中提供的器材除了半圆形玻璃砖、木板和大头针外,还有量角器等。(1)某同学用上述方法测量玻璃的折射率,在他画出的垂线AB上竖直插上了P1、P2两枚大头针,但在半圆形玻璃砖的右侧区域内,不管眼睛在何处,都无法透过玻璃砖同时看到P1、P2的像,原因是:_。他应采取的措施是将半圆形玻璃砖沿MN线_(选填“上移”或“下移”)。(2)为了确定光线P1P2通过玻璃砖后的光路,最少应插_枚大头针。(3)请在半圆形玻璃砖的右侧估计所插大头针的可能位置,并用“”表示,作出光路图,为了计算折射率,应该测量的量(在光路图上标出)有:_,计算折射率的公式是:_。【解析】光线P1P2垂直界面进入半圆形玻璃砖后到达圆弧面上的入射角大于临界角,发生全反射现象,光不能从圆弧面照射出来;向上移动半圆形玻璃砖,使到达圆弧面上的光线的入射角小于临界角。作出光路图如图:只需要1枚大头针就可以确定出折射光线;为了计算折射率,应该测量的量有入射角r和折射角i,计算折射率的公式是:n=;答案:见解析
