1、第四章光及其应用第二节测定介质的折射率课后篇巩固提升必备知识基础练1.在测量玻璃折射率的实验中,两位同学先在白纸上放好截面是正三角形ABC的三棱镜,并确定AB和AC界面的位置.然后在棱镜的左侧画出一条直线,并在线上竖直插上两枚大头针P1和P2,再从棱镜的右侧观察P1和P2的像.正确完成操作后,两位同学分别用圆规及刻度尺作出了完整光路和若干辅助线,如图甲、乙所示.在图中仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是图(填“甲”或“乙”),所测玻璃折射率的表达式n=(用代表线段长度的字母DE、GF表示).答案乙DEGF解析设入射角为,折射角为,根据折射定律和几何关系,对于题图甲,sin=DER
2、,sin=GFOG,对于乙图,sin=DER,sin=GFR,可知仅通过测量DE、GF的长度便可正确计算出折射率的是题图乙,折射率n=sinsin=DEGF.2.在测定介质的折射率的实验中:(1)操作步骤如下:先在白纸上画出一条直线aa代表两种介质的界面,过aa上的O点画出界面的法线NN,并画一条线段AO作为入射光线.把长方形玻璃砖放在白纸上,使它的长边跟aa对齐.在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2,透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像.调整视线方向,直到P1的像被P2挡住.再在观察的这一侧插两枚大头针P3、P4,使P3挡住P1、P2的像,P4挡住P1、P2的像和P3,记下P3、P4的位
3、置.移去大头针和玻璃砖,连接P3、P4作为折射光线,测量出入射角1与折射角2,填入表格中.上述操作步骤中存在严重的缺漏和错误,应做的补充和修改是.(2)正确进行实验后测出了多组入射角1与折射角2,并作出了sin 1-sin 2图像如图所示.则下列说法正确的是.A.实验时,所测光线是由空气射入玻璃B.玻璃的折射率为0.67C.玻璃的折射率为1.5答案(1)见解析(2)C解析(1)步骤中应在白纸上画出玻璃砖的另一个界面bb;步骤中应通过P3、P4的连线与bb的交点O和aa上的入射点O,作出玻璃砖中的光线OO.(2)由题图可看出入射角1小于折射角2,因此,所测光线应该是由玻璃射入空气;则玻璃折射率n
4、=sin2sin1=1.5,所以选项C正确.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.P1P2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答案BD解析光线由aa进入玻璃砖时,由折射定律得n=sinsin,光线由bb射出玻璃砖时,由折射定律得n=sin2sin1.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
5、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.4.用圆弧状玻璃砖做测量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,需要测量入射角和折射角,请在图中的AB界面上标出这两个角;(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,画出了如图乙所示的图像,由图像可知该玻璃的折射率n=.答案(1)见解析图(2)见解析图(3)1.5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i、所示.(3)图像的斜率k=sinisin=n,由题图乙可知斜率为1.5,即玻璃的折射率为1.5.
