测定玻璃的折射率练习精.docx
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测定玻璃的折射率练习精.docx
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测定玻璃的折射率练习精
测定玻璃的折射率练习
1.在用插针法测定玻璃的折射率的实验中,某同学操作步骤如下:
①将记录光路的白纸铺放在平木板上;
②手拿玻璃砖的毛面或棱,将其轻放在白纸上;
③用铅笔环绕玻璃砖画出边界aa′和bb′;
④在aa′上选择一点O,作为不同入射角的入射光线的共同入射点,画出入射角i分别为00、300、450的入射光线;
⑤用“插针法”分别得到各条入射光线的折射光线,观察时着重看大头针针帽是否在一条直线上,取下玻璃砖、大头针,连接各针孔,发现所画折射光线中有两条相交,量出各个折角r;
⑥按公式分别计算r
isinsin,取三个值的算术平均值。
以上步骤中有错误或不妥之处的是;应改正为。
答案:
3、4、5应改正为:
③中应使直尺与玻璃砖的界面对齐,移开玻璃砖的界面对齐,移开玻璃砖后再画界线。
④中入射角要取00以外的五组数据。
⑤中大头针要竖直插牢,观察时看针尖是否在一条直线上。
2.用插针法测定玻璃砖的折射率的实验中,把P1、P2连线与玻璃砖表面垂线的夹角作为角,这个角过小会,过大会使从bb′面看不到P1、P2的;若已确定了P1、P2的位置,欲确定P3的位置,应在观察时使P3MN线(入射界面虽
与玻璃ab面重合,但PQ线却略向外平移,乙同学M′N′和P′Q′之间距离虽等于a′c′,但实验时玻
璃砖的a′b′、c′d′都相对M′N′、P′Q′平移了一些。
取走玻璃砖后,他们分别按MN、PQ及M′
N′、P′Q′画图求折射率,那么,甲测出的折射率将,乙测出的折射率将(填“偏大”、“偏小”或“不变”
答案:
入射,使测量误差偏大,像,同时挡住P1P2的像,偏小,不变
3.某同学由于没有量角器,在完成了光路图以后,以O点为圆心,10.00cm长为半径画圆,分别交线段OA于A点,交O、O′连线延长线于C点,过A点作法线NN′的垂线AB交NN′
于B点,过C点作法线NN′的垂线CD交NN′于D点,如图所示,用刻度尺量得
OB=8.00cm,CD=4.00cm。
由此可得到玻璃的折射率。
4.测定玻璃的折射率时,为了减小实验误差,应该注意的是:
(
A.玻璃砖的宽度宜大些
B.入射角应适当小些
C.大头针应垂直的插在纸面上
D.大头针P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大些
5.如图,一个学生用广口瓶和直尺测定水的折射率,填写下述实验步骤中的空白:
①用测出广口瓶瓶口内径d;
②在瓶内装满水;
③将直尺沿瓶口边缘
插入水中;
④沿广口瓶边缘向水中直尺正面看去,若恰能看到直尺的0刻度(即图中A点,同时看到水面上B
点刻度的像恰与A点的像相重合;
⑤若水面恰与直尺的C点相平,读出和的长度;
⑥由题中所给条件,可以计算水的折射率为。
答案:
①直尺③竖直⑤AC;BC⑥222
2BCdACd++
6.在用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中,其实验光路如图所示,对实验中的一些具体问题,下列意见正确的是(
A.为了减少作图误差,P3和P4的距离应适当取大些
B.为减少测量误差,P1、P2的连线与玻璃砖界面的夹角应尽量
大些
C.若P1、P2的距离较大时,通过玻璃砖会看不到P1、P2的像
D.若P1、P2连线与法线NN'夹角较大时,有可能在bb'面发生全
反射,所以在bb'一侧就看不到P1、P2的像
7.某校开展研究性学习,某研究小组根据光学知识,设计了一个测液体折射
率的仪器。
如图,在一个圆盘上,过其圆心O作两条相互垂直的直径BC、EF。
在半径OA上,垂直盘面插上两枚大头针P1、P2并保持位置不变。
每次测量时让圆盘的下半部分竖直进
入液体中,而且总使得液面与直径BC相平,EF作为界面的法线,而后在图中
右上方区域观察P1、P2。
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,就可以直接读出液体折射率的值。
①若∠AOF=30°,OP3与OC之间的夹角为30°,则P3处刻的折射率的
值。
②图中P3、P4那一处对应的折射率大。
③做AO的延长线交圆周于K,K处对应的折射率为。
答案:
Ⅰ.(1①1.73②P4③1
8.(94年上海某同学在测定一厚度均匀的圆形玻璃的折射率时,先在白纸上作一与圆形玻璃同半径的圆,圆心为O,将圆形玻璃平放在白纸上,使其边界与所画的圆重合,在玻璃一侧竖直插两枚大头针P1和P2,在另一侧再先后插两枚大头针P3和P4,使从另一侧隔着玻璃观察时,大头针P4、P3和P2、P1的像恰在一直线上,移去圆形玻璃和大头针后,得如图所示的图,在图中画出:
①沿P1、P2连线方向的入射光线通过圆形玻璃后的传播方向;
②光线在玻璃内的传播方向;
③在光线的入射点作法线,标出入射角i和折射角r;
④写出计算玻璃折射率的公式(不必计算。
解:
如图所示,①P3P4光线为入射光线P1P2通过玻璃后的折射光线。
②O1O2光线为入射光线P1P2在玻璃中的折射光线。
9.(1994年全国用三棱镜做测定玻璃折射率的实验,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,然后在棱镜的另一侧观察,调整视线使P1的像被P2挡住。
接着在眼睛所在
的一侧插两枚大头针P3、P4,使P3挡住P1、P2的像,P4挡住P3和P1、P2
的像,在纸
上标出大头针位置和三棱镜轮廓,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:
(1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′,则光线OO′就为入射光线P1P2在三棱镜中的折射光线。
(2在所画的图上,标明入射角i和折射角γ,并画出虚线部分。
用量角器测量出i和γ或用刻度尺测出线段EF、OE、GH、OG的长度。
(3n=γ
sinsini或:
因为sini=
OEEF,sinγ=OGGH,则n=OEEF/OGGH=OEEF·GHOG
10.如图所示,在测玻璃砖的折射率的实验中,多处测得入射角i及入射点和出射点处法线间距a,将数据在i2sin1~2
1a坐标系中绘制出相应图像,通过图像,写出计算玻璃砖折射率n的表达方式。
解:
设光线由空气进入玻璃的折射角为r则由折射定律r
isinsin=n由几何关系得sinr=
22daa+
由①②消去r得22sindaa
i+=n∴222
221sin1a
ndni+=所以作出i2sin1~21a的图线其斜率k=22
n
d∴n=k
d11.用如图所示装置测定玻璃的折射率,在光具盘的中央固定一个半圆形的玻璃砖,使二者的圆心O重合。
使激光束从玻璃圆弧面一侧入射并垂直直径平面通过圆心O射出玻璃砖,记下入射光束在光具盘上所对应的刻度,以圆心O为轴逆时针缓慢转动光具盘,同时观察直径平面一侧出射光线的变化:
出射光线不断向下偏转并越来越暗,直到刚好看不到出射光线为止,并记下这时入射光线在光具盘上位置的刻度。
光具盘上两次刻度之间的夹角θ就是光束从玻璃射向空气的,玻璃的折射率表达式为n=.激光在玻璃中的速度为v=.(已知光在真空中的速度为c
答案:
.临界角,n=1/sinθ,v=Csinθ
12.
利用插针法测玻璃的折射率,
实验中先将玻璃砖固定在水平桌面上的白纸
上,画出玻璃砖两侧界面MN、PQ,在玻璃砖的一侧插好P1、P2大头针后,某同学发现在P1、P2同侧通过玻璃砖在图所示位置也可观察到P1、P2的像。
于是他在白纸上插大头针P3,使P3挡住P1、P2的像,同样方法,他又插入大头针P4,使P4挡住P3和P1、P2的像。
取走玻璃砖,P1、P2连线交MN于O点,P3、P4连线交MN于O/点。
测出P1P2连线与MN间的夹角α=30°,玻璃砖的厚度h=2.00cm.OO/两点间的距离L=3.00cm,则玻璃砖的折射率为n=(结果保留3位有效数字。
解:
依题意作出光路如图所示。
从图中可得出sini=sin600==0.866.
sinγ=6.04/2
/22=+LhL
所以玻璃砖的折射率为:
44.16
.0866.0sinsin===γin13.为了测定光在透明的有机玻璃中的传播速度,实验室中可提供的器材有:
矩形有机玻璃条(长约40cm秒表、平行光光源、刻度尺、三角板、木板、白纸、大头针若等。
已知真空中的光速是c=3.00×108m/s.
(1请求从上述器材中选出的必须的器材来测量光速。
(2说明测量光速的方法和要测量的量,并给出计算光速的公式。
解:
(1选出的必须的器材有:
矩形有机玻璃、刻度尺、三角板、木板、白纸和大头针。
(2用插针法测得光通过有机玻璃条的光路,如图17所示,在空气和有机
玻璃的界面上,AO是入射光线,OB是折射光线,作出法线ON,取OA/=OB/,
作A/E垂直于ON,B/F垂直于ON,测出A/E和B/F。
折射率
V
CFBEAin===//sinsinγ,则有机玻璃中的光速为CEAFBV//=
.
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