2015-2016高中物理第13章实验测定玻璃的折射率同步练习新人教版选修3-4

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高中物理第13章光 1 光的反射和折射学业分层测评新

光的反射和折射(建议用时：45分钟)[学业达标]1．关于折射率，下列说法正确的是( ) 【导学号：23570086】A ．某种介质的折射率等于光在介质中传播速度v 和光在真空中的传播速度c 的比值B ．折射角和入射角的大小决定着折射率的大小C ．两种介质相比较，折射率小的介质折光性较差D ．任何介质的折射率都大于1E ．折射率的大小由介质本身决定【解析】某种介质的折射率等于光在真空中的传播速度c 与光在介质中传播速度v 的比值，A 不对；折射率与折射角和入射角的大小无关，B 不对．【答案】 CDE2.如图1317所示，光在真空和某介质的界面MN 上发生折射，由图可知( )图1317A ．光是从真空射入介质的B ．光是由介质射入真空的C ．介质的折射率为32D ．介质的折射率为 3E ．反射光线与折射光线的夹角为90°【解析】根据题图可知，入射角为30°，折射角为60°，反射光线与折射光线垂直，光是从介质射入真空的，折射率n ＝sin i sin r ＝sin 60°sin 30°＝3，只有B 、D 、E 正确．【答案】 BDE3．假设地球表面不存在大气层，那么人们观察到的日出时刻与实际存在大气层的情况相比将________(填“提前”或“延后”)。

【解析】假如地球周围没有大气层，太阳光将沿直线传播，如图所示．在地球上B 点的人们将在太阳到达A ′点时看到日出；而地球表面有大气层，由于空气的折射率大于1，并且离地球表面越近，大气层越密，折射率越大，太阳光将沿如图所示AB 曲线射入在B 处的人眼中，使在B 处的人看到了日出．但B 处的人认为光是沿直线传播，则认为太阳位于地平线上的A ′点，而此时太阳还在地平线下，日出的时间提前了，所以无大气层时日出的时间将延后．【答案】延后4．如果光线以大小相等的入射角，从真空射入不同介质，若介质的折射率越大，则折射角越________，说明折射光线偏离原来方向的程度越________. 【导学号：23570087】【解析】根据折射定律，sin θ1sin θ2＝n 12，当光以相等的入射角从真空向介质入射时，sin θ1一定，n 12越大，sin θ2就越小，θ2越小，说明光偏离原来的传播方向的角度就越大．【答案】小大5．插入水中的筷子，水里部分从水面斜着看起来是向________曲折．【解析】由光的折射定律知，水中的筷子所成的像比实际位置浅，则应向上曲折．【答案】上6.用两面平行的玻璃砖测定玻璃的折射率的实验中，已画好玻璃砖界面aa ′和bb ′，不慎将玻璃砖向上平移了一些，放在如图1318所示的位置上，而实验中其他操作均正确，测得的折射率将________(填偏大、偏小或不变)．图1318【解析】可作出经过玻璃砖的光路图，由几何知识可知，测出的折射角与正确值相同．【答案】不变7．一条光线从空气射入折射率为2的介质中，入射角为45°，在界面上入射光的一部分被反射，另一部分被折射，则反射光线和折射光线的夹角是多大？【解析】如图所示，根据折射定律sin θ1sin θ2＝n ，则sin θ2＝sin θ1n＝sin 45°2＝12，θ2＝30°，反射光线与折射光线的夹角是105°. 【答案】 105°8．一条光线以40°的入射角从真空射到平板透明材料上，光的一部分被反射，一部分被折射，求折射光线与反射光线的夹角φ. 【导学号：23570088】【解析】由sin θ1sin θ2＝n ＞1，得折射角θ2＜θ1＝40°，由反射定律得θ3＝θ1＝40°，如图所示，故折射光线与反射光线的夹角φ＝180°－θ3－θ2＝140°－θ2，所以100°＜φ＜140°.【答案】 100°＜φ＜140°[能力提升]9.两束细平行光a 和b 相距d ，从空气中相互平行地斜射到长方体玻璃砖的上表面，如图1319所示，若玻璃对a 的折射率大于对b 的折射率，当它们从玻璃砖的下表面射出后，两束光________(仍平行或不平行)，间距________d (填“＝”“＜”或“＞”)．图1319【解析】如图所示，光线经两表面平行的玻璃砖后方向不变，出射光线是平行的，根据折射定律得n a ＝sin i sin r a ，n b ＝sin i sin r b，由题意知，n a ＞n b ，则r a ＜r b ，故d ′＜d .【答案】仍平行＜10．如图13110所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率．在平铺的白纸上垂直纸面插大头针P 1、P 2确定入射光线，并让入射光线过圆心O ，在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针P 3，使P 3挡住P 1、P 2的像，连接OP 3，图中MN 为分界面，虚线半圆与玻璃砖对称，B 、C 分别是入射光线、折射光线与圆的交点，AB 、CD 均垂直于法线并分别交法线于A 、D 点．图13110(1)设AB 的长度为l 1，AO 的长度为l 2，CD 的长度为l 3，DO 的长度为l 4，为较方便地表示出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量的有________，则玻璃砖的折射率可表示为________．(2)该同学在插大头针P 3前不小心将玻璃砖以O 为圆心顺时针转过一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将________(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)．【解析】 (1)n ＝sin ∠AOB sin ∠DOC ＝AB CD ＝l 1l 3，即需用刻度尺测量的有l 1和l 3.n ＝l 1l 3. (2)玻璃砖以O 为圆心顺时针转，则其法线也顺时针转，设转过小角度α.由作图得n 测＝sin θ1sin θ2，而事实n 真＝θ1＋αθ2＋α.由三角函数知n 测＞n 真，即偏大．【答案】 (1)l 1、l 3l 1l 3 (2)偏大11．如图13111所示，一棱镜的横截面为直角三角形ABC ，∠A ＝30°，斜边AB ＝a .棱镜材料的折射率为n ＝ 2.在此横截面所在的平面内，一条光线以45°的入射角从AC 边的中点M 射入棱镜．画出光路图，并求光线从棱镜射出的点的位置(不考虑光线沿原路返回的情况). 【导学号：23570089】图13111【解析】设入射角为i ，折射角为r ，由折射定律得：sin i sin r＝n ……①，由已知条件及①式得r ＝30°……②，光路图如图所示．设出射点为F ，由几何关系可得AF ＝38a ……③，即出射点在AB 边上离A 点38a 的位置．【答案】见解析12．光线以60°的入射角从空气射入玻璃中，折射光线与反射光线恰好垂直．(真空中的光速c ＝3.0×108m/s)(1)画出折射光路图；(2)求出玻璃的折射率和光在玻璃中的传播速度；(3)当入射角变为45°时，折射角等于多大？(4)当入射角增大或减小时，玻璃的折射率是否变化？说明理由．【解析】 (1)由题意知入射角θ1＝60°，反射角β＝60°，折射角θ2＝180°－60°－90°＝30°，折射光路图如图所示(2)n ＝sin θ1sin θ2＝sin 60°sin 30°＝3，根据n ＝c v 得v ＝c n ＝3.0×1083m/s ≈1.7×108 m/s. (3)据n ＝sin θ1sin θ2得sin θ2＝sin θ1n，将sin θ1＝sin 45°＝22及n ＝3代入上式，可求得 sin θ2＝66，解得θ2＝arcsin 66. (4)折射率不会变化，折射率反映介质的光学性质，而跟入射角的大小无关．【答案】 (1)图见解析 (2) 3 1.7×108 m/s(3)arcsin 66 (4)不会变化。

高中物理 13.1光的折射和折射(实验：测定玻璃的折射率)1每课一练新人教版选修34

高中物理 13.1光的折射和折射（实验：测定玻璃的折射率）1每课一练新人教版选修341．(2011年福建省南安一中高二检测)如图13－1－23所示，用插针法测定玻璃折射率的实验中，以下说法正确的是( )图13－1－23A ．P 1、P 2及P 3、P 4之间的距离适当大些，可以提高准确度B ．P 1、P 2及P 3、P 4之间的距离取得小些，可以提高准确度C ．入射角θ1适当大些，可以提高准确度D ．入射角太大，折射光线可能会因太弱而使实验无法进行答案：ACD2.某同学做“测定玻璃折射率”实验时，用他测得的多组入射角θ1与折射角θ2，作出sin θ1－sin θ2图象如图13－1－24所示，下列判断中正确的是( )图13－1－24A ．他做实验时，光线是由空气射入玻璃的B ．玻璃的折射率为0.67C ．玻璃的折射率为1.5D ．以上说法均不对解析：选AC.入射角为θ1，折射角为θ2，由折射定律n ＝sin θ1sin θ2＞1知，sin θ1＞sin θ2，光是由空气射入玻璃的，A 正确；从图可知sin θ1＝1时，sin θ2＝0.67有n ＝sin θ1sin θ2＝10.67≈1.5，C 正确．3.某同学用“插针法”做测定玻璃折射率实验时，他的方法和操作步骤都正确无误，但他处理实验记录时，发现玻璃砖的两个光学面aa ′和bb ′不平行，如图13－1－25，则( )图13－1－25A ．P 1P 2与P 3P 4两条直线平行B ．P 1P 2与P 3P 4两条直线不平行C ．他测出的折射率偏大D ．他测出的折射率不受影响解析：选BD.光线由aa ′进入玻璃砖时，由折射定律得n ＝sin θ1sin θ2，光线由bb ′射出玻璃砖时，由折射定律得n ＝sin θ4sin θ3.若aa ′∥bb ′，则有θ3＝θ2，进而有θ1＝θ4，出射光线O ′B 与入射光线AO 平行．若aa ′和bb ′不平行，则有θ3≠θ2，进而有θ1≠θ4，出射光线O ′B 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，它不会受玻璃砖的形状的影响，选项D 正确，C 错误．4．(2011年重庆高二检测)如图13－1－26，把玻璃砖放在木板上，下面垫一白纸，在白纸上描出玻璃砖的两个边a 和a ′.然后在玻璃砖的一侧插两个大头针A 、B ，AB 的延长线与直线a 的交点为O .眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使B 把A 挡住．如果在眼睛这一侧再插第三个大头针C ，使它把A 、B 都挡住，插第四个大头针D ，使它把前三个都挡住，那么后两个大头针就确定了从玻璃砖射出的光线．在白纸上描出光线的径迹，要计算玻璃砖的折射率需要测量的物理量是图中的________；为了减小实验误差，入射角应________．(填“大些”或“小些”)图13－1－26解析：根据n ＝sin αsin β分析可知，要计算玻璃砖的折射率需要测量α和β；因角度大一些，测量误差就会小一些，故入射角应大些．答案：α和β 大些5．在利用插针法测定玻璃折射率的实验中：(1)甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa ′和bb ′后，不小心碰了玻璃砖使它向aa ′方向平移了少许，如图13－1－27所示．则他测出的折射率将________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)．图13－1－27(2)乙同学在画界面时，不小心将两界面aa ′、bb ′间距画得比玻璃砖宽度大些，如图13－1－28所示，则他测得的折射率将________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)．图13－1－28解析：(1)如图甲所示，甲同学利用插针法确定入射光线、折射光线后，测得的入射角、折射角没有受到影响，因此测得的折射率将不变．(2)如图乙所示，乙同学们利用插针法确定入射光线、折射光线后，测得的入射角不受影响，但测得的折射角比真实的折射角偏大，因此测得的折射率偏小．答案：(1)不变 (2)偏小6.如图13－1－29所示，一直杆AB 的一部分竖直插入装满某种透明液体的柱形容器中，眼睛从容器的边缘D 斜往下看去，发现直杆A 端经液面反射的像恰好与B 端经液体折射形成的像重合，已知AB ＝6.5 cm ，AC ＝3 cm ，CD ＝5 cm ，该液体的折射率是________．图13－1－29解析：本实验光路图如图所示，则n ＝sin θ2/sin θ1≈1.05.答案：1.057．(2011年北京通州区高二期中)某同学由于没有量角器，他在完成了光路图以后，以O 点为圆心、10.00 cm 为半径画圆，分别交线段OA 于A 点，交OO ′连线的延长线于C 点，过A 点作法线NN ′的垂线AB 交NN ′于点B ，过C 点作NN ′的垂线CD 交NN ′于D 点，如图13－1－30所示．用刻度尺量得OB ＝8.00 cm ，CD ＝4.00 cm ，由此可得出玻璃的折射率n ＝________.图13－1－30解析：由折射定律得n ＝sin ∠AOB sin ∠DOC ＝ABOACD OC＝AB CD＝OA 2－OB2CD ＝102－824＝1.5. 答案：1.58.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的白纸上，画出玻璃砖两侧界面MN 、PQ ，在玻璃砖的一侧插好大头针P 1、P 2后，某同学发现在P 1、P 2的同侧通过玻璃砖在如图13－1－31所示位置也可观察到P 1、P 2的像，于是他在白纸上插大头针P 3，使P 3挡住P 1、P 2的像，同样的方法，他又插下大头针P 4，使P 4挡住P 3以及P 2、P 1的像，取走玻璃砖，画P 1、P 2连线交MN 于O 点，P 4、P 3连线交MN 于O ′点，测出P 1、P 2连线与MN 间的夹角α＝30°，玻璃砖的厚度h ＝2.00 cm ；OO ′两点间的距离l ＝3.00 cm.则玻璃砖的折射率为________．图13－1－31解析：将P 1、P 2所在直线当作入射光线，其光路图如图所示．即光线折射入玻璃砖，射到其下表面后发生反射，反射光又经上表面折射后穿出玻璃砖，由光的反射定律及几何关系知：sin β＝l /2h 2＋l /22＝l 4h 2＋l2 ＝ 3.004× 2.002＋ 3.002＝35由折射率定义得，n ＝sin 90°－αsin β＝1.44.答案：1.44。

[精品]新人教版高中物理第13章光单元综合试题及答案3及答案

第十三章光单元测试说明：本试卷分为第Ⅰ、Ⅱ卷两部分，请将第Ⅰ卷选择题的答案填入题后括号内，第Ⅱ卷可在各题后直接作答共100分，考试时间90分钟第Ⅰ卷(选择题共40分)一、本题共10小题，每小题4分，共40分在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分1关于点光的说法正确的是（）A夜间我们看到的恒星都可以看作点光B发光的萤火虫一定能看作点光发光的白炽灯泡一定不能看作点光D通常我们用日光灯做光实验时，是把它看作点光的解析本题考查点光模型点光像质点一样是一个想模型，是把光看作一个能发光的点恒星离我们很远，可以看作点光；萤火虫虽然小，但研究它自身大小范围内的光问题时，不能看作点光；研究的光问题离灯泡很远时，可以把它看作点光，但研究的光问题离灯泡很近时，不能把灯泡看作点光；通常我们用日光灯做光实验时，是把它看作线光的故A正确答案A2关于光线的概念，下列正确的解是（）A光线是从光直接发出的，是客观存在的B光线的作用类似于电场线，但前者是具体的，后者是抽象的光线是用表示光束传播方向的有向直线D光束是真实存在的,光线是人为画上的解析本题考查对光线的解人们为了形象地研究电场，引入了电场线，但电场中并不真实存在“电场线”同，光线是人们为了研究光的传播而引入的物模型，光在传播中并不存在“线”光束是真实存在的，我们用光线表示光束时，光线的箭头表示光的传播方向故正确选项为、D答案D3在我国古代者沈括的著作《梦溪笔谈》中有如下记载：“若鸢飞空中，其影随鸢而移；或中间为窗隙所束，则影与鸢遂相违，鸢东则影西，鸢西则影东”意思是说，若鹞鹰在空中飞翔，它的影子随鹞鹰而移动；如鹞鹰和影子中间被窗户孔隙所约束，影子与鹞鹰做相反方向移动，鹞鹰向东则影子向西移，鹞鹰向西则影子向东移这里描述的是光的（）A直线传播现象B折射现象干涉现象D衍射现象解析本题考查光的直线传播及形成的现象前段鹞鹰的影子，是光沿直线传播形成的；后段所说的“影子”实际是鹞鹰经小孔所成的像，即小孔成像，这也是光直线传播形成的现象故A正确答案A4傍晚，太阳从西边落下，在人们观察到日落的时刻（太阳刚落在地平线上），太阳的实际位置（）A完全在地平线下方B完全在地平线上方恰好落在地平线上D部分在地平线上方，部分在地平线下方解析本题考查的是光线在大气层中的折射由于太阳光从真空进入地球大气层时要发生折射，使我们看到的太阳位置比实际位置要高，因此当人们观察到太阳还在地平线上时，太阳的实际位置已在地平线以下故正确选项为A答案A5光纤通信的优点是容量大、衰减小、抗干扰性强2008年北京奥运会将全部使用光纤通信,为各项比赛提供清晰可靠的服务光导纤维由内芯和包层两层介质组成下列说法正确的是( )A光纤通信依据的原是光的全反射B内芯和包层的折射率相同内芯比包层的折射率大D包层比内芯的折射率大解析本题考查光的全反射的应用光纤通信依据的原是光的全反射A对为了使光在光纤内以全反射的方式传播,内芯的折射率应该比包层大,对答案A6在水中同一深度并排放着红、蓝、紫三种颜色的球，若在水面正上方俯视这三个球，感觉最浅的是（）A紫色球B蓝色球红色球D三个球同样深解析本题考查的是光的折射的一个推论，即视深公式在视深公式′=中，′为看到的深度，为实际深度，为折射率，因为水对紫光的折射率最大，所以看到最浅的是紫色球,故正确选项为A 答案A7自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原，它虽然本身不发光，但在夜间骑行时，从后面开的汽车发出的强光照到尾灯后，会有较强的光被反射回去，使汽车司机注意到前面有自行车尾灯的构造如图所示下面说法中正确的是（）A 汽车灯光应从左面射过,在尾灯的左表面发生全反射B 汽车灯光应从左面射过,在尾灯的右表面发生全反射汽车灯光应从右面射过，在尾灯的左表面发生全反射D 汽车灯光应从右面射过，在尾灯的右表面发生全反射解析本题考查全反射在生活中的应用光线应该从右边入射，在左边两个直角边上连续发生两次全反射，利用全反射棱镜的原使入射光线偏折180°所以正确选项为答案8两种单色光由玻璃射向空气时发生了全反射,临界角分别为1θ、2θ,且1θ>2θ1n 、2n 分别表示玻璃对这两种单色光的折射率,1v 、2v 分别表示这两种单色光在玻璃中的传播速度,则( )A 1n <2n ,1v <2vB 1n <2n ,1v >2v1n >2n ,1v <2v D 1n >2n ,1v >2v解析本题考查折射率与临界角、折射率与传播速度的关系根据θ=n 1,=θsin 1因1θ>2θ,故1n <2n ; 又v =nc ,1n <2n ,所以1v >2v 只有B 正确答案B9一束白光通过三棱镜后发生了色散现象,如图所示下列说法正确的是 ( )A 玻璃对红光的折射率最小,红光的偏折角最小B 玻璃对紫光的折射率最小,紫光的偏折角最小红光在玻璃中的传播速度比紫光大D 屏幕上各色光在光谱上由上到下的排列顺序为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫解析本题考查介质对不同色光的折射率不同及不同色光在同一介质中的传播速度不同实验表明,A 、D 正确,B 错根据v =nc 知,正确答案AD10如左下图所示，AB 为一块透明的光材料左侧的端面，建立直角坐标系如右下图，设该光材料的折射率沿y 轴正方向均匀减小现有一束单色光从原点O 以某一入射角θ由空气射入该材料内部，则该光线在该材料内部可能的光路是右下图中的（）解析本题考查光的折射及全反射和微元思想如图所示，由于该材料折射率由下向上均匀减小，可以设想将它分割成折射率不同的薄层光线射到相邻两层的界面时，射入上一层后折射角大于入射角，光线偏离法线到达更上层的界面时，入射角更大，当入射角达到临界角时发生全反射，光线开始向下射去,直到从该材料中射出故正确选项为D答案D第Ⅱ卷(非选择题共60分)二、本题共5小题,每小题4分，共20分把答案填在题中的横线上11在“测定玻璃折射率”的实验中，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图线如图所示当光线是由空气射入玻璃砖时，则θ1和θ中为入射角的是；当光线由玻璃砖射入空气时，临界角的2正弦值是；从图线可知玻璃砖的折射率是解析本题考查测定玻璃折射率实验据的处及临界角的概念 1θ比2θ的正弦值大，所以1θ为入射角由图线知玻璃砖的折射率为=21sin sin θθ=150 则临界角的正弦值为=5.111=n =067 答案1θ 067 15012如图所示,、b 两束平行单色光从空气射入水中时,发生了折射现象由光路图可以看出,光的折射率比b 光 ,光在水中的传播速度比b 光若两平行光束由水射向空气,随着入射角的增大, 光先发生全反射解析本题考查折射率、临界角及折射率与速度的关系由图可知,光的折射角大,光的折射率比b 光小,故光在水中的传播速度比b 光大;由=n1知,b 光的折射率大,临界角小,故随着入射角的增大,b 光先发生全反射答案小大b13 1027 这个距离通常称为，它是人类所能观察到的宇宙的最大半径若一光线刚进入哈勃太空望远镜的视野，则它传播到太空望远镜处约用年解析本题考查哈勃太空望远镜的作用和光的传播速度答案哈勃半径1×111014一束光从某介质射向真空，当入射角为θ时，折射光恰好消失已知光在真空中的传播速度为c,则此光在该介质中的传播速度为解析本题考查临界角及折射率1由临界角的概念，知θ=nc又=v由以上两式解得，此光在介质中的传播速度为v=cθ答案cθ15古希腊某地家通过长期观测，发现6月21日正午时刻，在北半球A城阳光与铅直方向成75°角下射，而在A城正南方，与A城地面距离为L的B城，阳光恰好沿铅直方向下射射到地球上的太阳光可视为平行光据此他估算出了地球的半径试写出估算地球半径的表达式R=解析本题设计新颖，灵活考查了光的直线传播关键是作出示意图，示意图如图所示由题意得7.5L=2πR×36024L可得R=π24L答案π三、本题共4小题，共40分解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分有值计算的题，答案中必须明确写出值和单位16（8分）在一个半径为r的圆形轻木塞中心插一大头针，然后把它倒放在液体中，调节大头针插入的深度，当针头在水面下深度为d时，观察者不论在液面上方何处，都刚好看不到液体下方的大头针求液体的折射率解析本题考查光的全反射观察者在水面上任何位置都刚好看不到水下的大头针，说明由针头射出的光线，恰好在水面与木塞的边缘处发生全反射由题意作出光路图如图所示，这时入射角等于临界角，由几何关系可得=22d rr+ 又=n 1由以上两式解得液体的折射率为=rr 22d + 答案rr 22d + 17(10分)如图所示,一等腰直角三棱镜放在真空中,斜边B =d ,一束单色光以60°的入射角从AB 侧面的中点入射,折射后从侧面A 折射出已知三棱镜的折射率=26,单色光在真空中的光速为c ,求此单色光通过三棱镜的时间解析本题考查光的折射(1)单色光在AB 面上发生折射,光路如图根据折射定律=αsin 60sin ︒,=26 由以上两式得α=45°(2)因α=45°,故光在棱镜内传播的路径DE 与B 平行,且DE =21B =21d(3)光在棱镜中的速度v =n c =62c 所以,=v DE =c d 46 答案cd 46 18（10分）（激光液面控制仪）如图所示，激光液面控制仪的原是：固定的一束激光AO 以入射角照射液面，反射光OB 射到水平光屏上，屏上用光电管将光讯号变成电讯号，电讯号输入控制系统用以控制液面高度如果发现光点在屏上向右移动了的距离射到B '点，则液面是升高了还是降低了？变了多少？解析本题考查生利用所知识解决实际问题的能力因反射的光点B 右移到B '，所以液面降低但因入射的激光束方向不变，所以液面降低后的入射角不变，光路图如图由几何关系知，四边形OM B 'B 是平行四边形，OM =B 'B =,三角形NO O '是直角三角形设液面降低的高度是，则=NO ·c=2s ·c=2cot i s 即液面降低的高度是c/2答案降低c/219（12分）为从军事工事内部观察外面的目标，在工事壁上开一长方形孔,如图所示设工事壁厚d =3464 c ，孔的宽度L =20 c ，孔内嵌入折射率=3的玻璃砖（1）嵌入玻璃砖后，工事内部人员观察到外界的视野的最大张角为多少？（2）要想使外界180°范围内的景物全被观察到，应嵌入多大折射率的玻璃砖？解析本题为光的折射和全反射在军事上的应用，应作出光路图，利用光规律和几何关系解答（1）光路图如图所示，由折射定律得=21sin sin θθ 由几何关系得2θ=22d L L+由以上两式解得1θ=60°2θ=30°则视野的最大张角为θ=21θ=120°(2)为使外界180°范围内的景物全被观察到，则当1θ=90°时, 2θ=30°应是光线在该玻璃砖中的临界角,即30°=n '1解得玻璃砖的折射率应为n =2 答案（1）120°(2)2。

测定玻璃的折射率(含答案)

实验十四测定玻璃的折射率一、实验目的测定玻璃的折射率二、实验原理如图1所示，abb ′a ′为两面平行的玻璃砖，光线的入射角为θ1，折射角为θ2，根据n ＝sin θ1sin θ2可以计算出玻璃的折射率．图1三、实验器材木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、三角板、铅笔．四、实验步骤1．用图钉把白纸固定在木板上．2．在白纸上画一条直线aa ′，并取aa ′上的一点O 为入射点，作过O 的法线NN ′.3．画出线段AO 作为入射光线，并在AO 上插上P 1、P 2两根大头针．4．在白纸上放上玻璃砖，使玻璃砖的一条长边与直线aa ′对齐，并画出另一条长边的对齐线bb ′.5．眼睛在bb ′的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向，使P 1的像被P 2的像挡住，然后在眼睛这一侧插上大头针P 3，使P 3挡住P 1、P 2的像，再插上P 4，使P 4挡住P 3和P 1、P 2的像．6．移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P 3、P 4的针孔位置确定出射光线O ′B 及出射点O ′，连接O 、O ′得线段OO ′.7．用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin θ2.8．改变入射角，重复实验，算出不同入射角时的sin θ1sin θ2，并取平均值．五、误差分析1．入射光线和折射光线确定的不准确性．2．测量入射角和折射角时的误差．六、注意事项1．玻璃砖应选用厚度、宽度较大的．2．大头针应竖直地插在白纸上，且间隔要大些．图2图33．实验时入射角不宜过大或过小，一般在15°～75°之间．4．玻璃砖的折射面要画准，不能用玻璃砖界面代替直尺画界线．5．实验过程中，玻璃砖和白纸的相对位置不能改变．记忆口诀白纸上面画边缘，然后才放玻璃砖；两针决定入射光，再插一针挡两像；两针两像成一线，去砖画图是重点；入射线，折射线，做出法线角出现；入射角，折射角，不大不小是最好；拿砖要触毛玻面，插针竖直做实验.例1 一块玻璃砖有两个相互平行的表面，其中一个表面是镀银的(光线不能通过此表面)．现要测定此玻璃砖的折射率，给定的器材还有：白纸、铅笔、大头针4枚(P 1、P 2、P 3、P 4)、带有刻度的直角三角板、量角器．实验时，先将玻璃砖放到白纸上，使上述两个相互平行的表面与纸面垂直．在纸面上画出直线aa ′和bb ′，aa ′表示镀银的玻璃表面，bb ′表示另一表面，如图2所示．然后，在白纸上竖直插上两枚大头针P 1、P 2.用P 1、P 2的连线表示入射光线．(1)为了测量折射率，应如何正确使用大头针P 3、P 4？试在题图中标出P 3、P 4的位置．(2)然后，移去玻璃砖与大头针．试在题图中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角θ1与折射角θ2.简要写出作图步骤．(3)写出用θ1、θ2表示的折射率公式n ＝________.例2 实验室有一块长方体透明介质，截面如图3中ABCD 所示．AB 的长度为l 1，AD 的长度为l 2，且AB 和AD 边透光，而BC和CD 边不透光且射到这两个边的光线均被全部吸收．现让一平行光束以入射角θ1射到AB 面，经折射后AD 面上有光线射出．甲、乙两同学分别用不同的方法测量该长方体介质的折射率．(1)甲同学的做法是：保持射到AB 面上光线的入射角θ1不变，用一遮光板由A 点沿AB 缓慢推进，遮光板前端推到P 时，AD 面上恰好无光线射出，测得AP 的长度为l 3，则长方体介质的折射率可表示为n ＝__________；图4图5(2)乙同学的做法是：缓慢调节射到AB 面上光线的入射角，使AD 面也恰好无光线射出．测得此时射到AB 面上光线的入射角为θ2，则长方体介质的折射率可表示为n ＝____________；(3)θ1和θ2的关系为：θ1______θ2(填“>”、“<”或“＝”)．例3 学校开展研究性学习，某研究小组的同学根据所学的光学知识，设计了一个测量液体折射率的仪器，如图4所示．在一圆盘上，过其圆心O 作两条互相垂直的直径BC 、EF ，在半径OA 上，垂直盘面插下两枚大头针P 1、P 2，并保持P 1、P 2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P 1、P 2的像，并在圆周上插上大头针P 3，使P 3正好挡住P 1、P 2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P 3所插的位置，就可直接读出液体折射率的值，则：(1)若∠AOF ＝30°，OP 3与OC 的夹角为30°，则P 3处所对应的折射率的值为________．(2)图中P 3、P 4两位置哪一处所对应的折射率的值大？答：________________________________________________________________________.(3)作AO 的延长线交圆周于K ，K 处所对应的折射率值应为________.1．关于“测定玻璃的折射率”的实验中，下列说法中不正确的是 ( )A ．有一组入射角(θ1≠0)和折射角，便可以得出玻璃的折射率B ．在本实验中采用玻璃砖，这是因为只有玻璃砖才能测出玻璃的折射率C ．本实验的各项步骤，都是为了找到给定的入射角的折射角而设计的D ．棱镜、半圆形玻璃砖等都可以用来测定玻璃的折射率2．用两面平行的玻璃砖测定玻璃的折射率的实验中，已画好玻璃砖界面aa ′和bb ′，若不慎将玻璃砖向上平移了一些，放在图5所示的位置上，而实验中其他操作均正确，则测得的折射率将 ( ) A ．偏大 B ．偏小 C ．不变 D ．无法确定3．在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面aa ′、bb ′与玻璃砖位置的关系分别如图6①、②和③所示，其中甲、丙两同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖．他们的其他操作均正确，且均以aa ′、bb ′为界面画图7图8 图9光路图，则图 6甲同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．乙同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．丙同学测得的折射率与真实值相比________．4．如图7所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率，在平铺的白纸上垂直纸面插上大头针P 1、P 2确定入射光线，并让入射光线过圆心O ，在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针P 3，使P 3挡住P 1、P 2的像，连接OP 3.图中MN 为分界面，虚线半圆与玻璃砖对称，B 、C 分别是入射光线、折射光线与圆的交点，AB 、CD 均垂直于法线并分别交法线于A 、D 点． (1)设AB 的长度为l 1，AO 的长度为l 2，CD 的长度为l 3，DO 的长度为l 4，为较方便地表示出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量______，则玻璃砖的折射率可表示为____________．(2)该同学在插大头针P 3前不小心将玻璃砖以O 为圆心顺时针转过一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)．5．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，在棱镜的一侧插入两枚大头针P 1和P 2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P 1的像被P 2的像挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P 3、P 4，使P 3挡住P 1、P 2的像，P 4挡住P 3和P 1、P 2的像，在纸上标出的大头针的位置和三棱镜轮廓如图8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 ＝________.6. 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P 1、P 2，然后在玻璃砖的另一侧观察，调整视线使P 1的像被P 2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及P1和P2的像．在纸上已标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓如图9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)为了测出玻璃砖的折射率，需要测量入射角θ1和折射角θ2，请在图中标出这两个角．(3)用所测物理量计算折射率的公式是n＝____________.(4)为了保证在弧面CD得到出射光线，实验过程中，光线在弧面AB的入射角应尽量________(“小一些”或“无所谓”或“大一些”)．答案课堂探究例1 (1)、(2)见解析 (3)sin θ1sin θ2 例2 (1)l 22＋l 23 sin θ1l 3(2)1＋sin 2θ2 (3)>例3 (1) 3 (2)P 4对应的折射率的值大(3)1随堂训练1．B2．C [经过玻璃砖的光路如图中实线所示，由于所作的玻璃砖分界线不是实际的分界线，如图中虚线所示，由几何知识可知，测出的折射角与真实的折射角相同．]3．偏小不变可能偏大，可能偏小，也可能不变4．(1)l 1和l 3l 1l 3(2)偏大 5．见解析解析 (1)光路图如图所示，画出通过P 1、P 2的入射光线，交AC 面于O ，画出通过P 3、P 4的出射光线交AB 面于O ′，连接OO ′，则光线OO ′就是入射光线P 1P 2在三棱镜中的折射光线．(2)在所画的图上注明入射角θ1和折射角θ2，并画出虚线部分，用量角器量出θ1和θ2(或用直尺测出线段EF 、OE 、GH 、OG 的长度)．(3)n ＝sin θ1sin θ2(或因为sin θ1＝EF OE ，sin θ2＝GH OG ，则n ＝EF /OE GH /OG ＝EF ·OG OE ·GH)． 6．(1)、(2)见解析 (3)sin θ1sin θ2(4)小一些解析 (1)光路图如图所示．(2)入射角θ1和折射角θ2如图中所示。

高考物理复习第12章实验14 测定玻璃的折射率训练题新人教版

实验十四测定玻璃的折射率考纲解读1.学会用插针法确定光路.2.会用玻璃砖和光的折射定律测定玻璃的折射率．基本实验要求1．实验原理如原理图甲所示，当光线AO 1以一定的入射角θ1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO 1对应的出射光线O 2B ，从而求出折射光线O 1O 2和折射角θ2，再根据n ＝sin θ1sin θ2或n ＝P 1N QN ′算出玻璃的折射率． 2．实验器材木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、三角板、铅笔．3．实验步骤(1)用图钉把白纸固定在木板上．(2)在白纸上画一条直线aa ′，并取aa ′上的一点O 为入射点，作过O 点的法线NN ′.(3)画出线段AO 作为入射光线，并在AO 上插上P 1、P 2两根大头针．(4)在白纸上放上玻璃砖，使玻璃砖的一条长边与直线aa ′对齐，并画出另一条长边的对齐线bb ′.(5)眼睛在bb ′的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向，使P 1的像被P 2的像挡住，然后在眼睛这一侧插上大头针P 3，使P 3挡住P 1、P 2的像，再插上P 4，使P 4挡住P 3和P 1、P 2的像．(6)移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P 3、P 4的针孔位置确定出射光线O ′B 及出射点O ′，连接O 、O ′得线段OO ′.(7)用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin θ2.(8)改变入射角，重复实验，算出不同入射角时的sin θ1sin θ2，并取平均值．规律方法总结1．实验数据处理(1)计算法：用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin θ2.算出不同入射角时的sin θ1sin θ2，并取平均值． (2)作sin θ1－sin θ2图象：改变不同的入射角θ1，测出不同的折射角θ2，作sin θ1－sin θ2图象，由n ＝sin θ1sin θ2可知图象应为直线，如实验原理图乙所示，其斜率为折射率．(3)“单位圆”法确定sin θ1、sin θ2，计算折射率n .以入射点O 为圆心，以一定的长度R 为半径画圆，交入射光线OA 于E 点，交折射光线OO ′于E ′点，过E 作NN ′的垂线EH ，过E ′作NN ′的垂线E ′H ′.如实验原理图丙所示，sin θ1＝EH OE ，sin θ2＝E ′H ′OE ′，OE ＝OE ′＝R ，则n ＝sin θ1sin θ2＝EH E ′H ′.只要用刻度尺量出EH 、E ′H ′的长度就可以求出n .2．注意事项(1)用手拿玻璃砖时，手只能接触玻璃砖的毛面或棱，不能触摸光洁的光学面，严禁把玻璃砖当尺子画玻璃砖的另一边bb ′.(2)实验过程中，玻璃砖在纸上的位置不可移动．(3)大头针应竖直地插在白纸上，且玻璃砖每两枚大头针P 1与P 2间、P 3与P 4间的距离应大一点，以减小确定光路方向时造成的误差．(4)实验时入射角不宜过小，否则会使测量误差过大，也不宜过大，否则在bb ′一侧将看不到P 1、P 2的像．考点一对实验操作的考查例1 (2012·浙江理综·21)在“测定玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作插好了4枚大头针，如图1所示．图1 图2(1)在图2中画出完整的光路图； (2)对你画出的光路图进行测量和计算，求得该玻璃砖的折射率n ＝________(保留3位有效数字)．(3)为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象，某同学做了两次实验，经正确操作插好了8枚大头针，如图3所示．图中P 1和P 2是同一入射光线上的2枚大头针，其对应出射光线上的2枚大头针是P 3和________(填“A ”或“B ”)．图3解析 (1)分别连接玻璃砖两侧的大头针所在的点并延长，与玻璃砖两平行边分别相交，标出传播方向，然后连接玻璃砖边界的两交点，即为光线在玻璃砖中的传播方向．光路图如图所示．(2)设方格纸上正方形的边长为1，光线的入射角为θ1，折射角为θ2，则sin θ1＝5.35.32＋42＝0.798，sin θ2＝ 2.22.22＋3.62＝0.521 所以该玻璃砖的折射率n ＝sin θ1sin θ2＝0.7980.521＝1.53 (3)由题图乙可知，光线P 1P 2入射到玻璃砖上时，相当于光线射到了一个三棱镜上，因此出射光线将向底边偏折，所以出射光线过P 3和A .答案 (1)见解析图 (2)1.53(说明：±0.03范围内都可)(3)A考点二对实验数据处理的考查例2 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，在棱镜的一侧插入两枚大头针P 1和P 2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P 1的像被P 2的像挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P 3、P 4，使P 3挡住P 1、P 2的像，P 4挡住P 3和图4P 1、P 2的像，在纸上标出的大头针的位置和三棱镜轮廓如图4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)用(2)中所测物理量计算折射率的公式是n ＝________.解析 (1)光路图如图所示，画出通过P 1、P 2的入射光线，交AC 面于O ，画出通过P 3、P 4的出射光线交AB 面于O ′，连接OO ′，则光线OO ′就是入射光线P 1P 2在三棱镜中的折射光线．(2)在所画的图上注明入射角θ1和折射角θ2，并画出虚线部分，用量角器量出θ1和θ2(或用直尺测出线段EF 、OE 、GH 、OG 的长度)．(3)n ＝sin θ1sin θ2(或因为sin θ1＝EF OE ，sin θ2＝GH OG ，则n ＝EF /OE GH /OG ＝EF ·OG OE ·GH)．答案见解析例3 学校开展研究性学习，某研究小组的同学根据所学的光学知识，设计了一个测量液体折射率的仪器，如图5所示．在一圆盘上，过其圆心O 作两条互相垂直的直径BC 、EF ，在半径OA上，垂直盘面插下两枚大头针P 1、P 2，并保持P 1、P 2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图5域观察P 1、P 2的像，并在圆周上插上大头针P 3，使P 3正好挡住P 1、P 2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P 3所插的位置，就可直接读出液体折射率的值，则：(1)若∠AOF ＝30°，OP 3与OC 的夹角为30°，则P 3处所对应的折射率的值为________．(2)图中P 3、P 4两位置哪一处所对应的折射率的值大？答：________________________________________________________________________.(3)作AO 的延长线交圆周于K ，K 处所对应的折射率值应为________．解析 (1)根据折射定律n ＝sin θ1sin θ2，题中θ1＝60°，θ2＝∠AOF ＝30°，所以n ＝sin 60°sin 30°＝ 3. (2)图中P 4对应的入射角大于P 3所对应的入射角，所以P 4对应的折射率大．(3)因A 、O 、K 在一条直线上，入射角等于折射角，所以K 处对应的折射率应为1. 答案 (1) 3 (2)P 4处对应的折射率的值大 (3)11．用两面平行的玻璃砖测定玻璃的折射率的实验中，已画好玻璃砖界面aa ′和bb ′，若不慎将玻璃砖向上平移了一些，放在图6所示的位置上，而实验中其他操作均正确，则测得的折射率将 ( )A ．偏大B ．偏小C ．不变D ．无法确定图6答案 C解析经过玻璃砖的光路如图中实线所示，由于所作的玻璃砖分界线不是实际的分界线，而是如图中虚线所示，由几何知识可知，测出的折射角与真实的折射角相同．2. 某同学做“测定玻璃的折射率”实验时，用他测得的多组入射角θ 1 与折射角θ2作出sin θ1－sin θ2的图象如图7所示，下列判断不正确的是( ) A ．他做实验时，研究的是光线从空气射入玻璃的折射现象B ．玻璃的折射率为0.67图7 C ．玻璃的折射率为1.5D ．玻璃临界角的正弦值为0.67答案 B解析由sin θ1－sin θ2图象可知，sin θ1sin θ2＝10.67＝1.5>1，故光是从空气射入玻璃的，入射角为θ1，A 正确．由折射率的定义知n ＝1.5，C 正确，B 错误．由临界角定义知临界角的正弦值sin C ＝1n＝0.67，D 正确．3． (2012·重庆理综·22(1))如图8所示为光学实验用的长方体玻璃砖，它的____面不能用手直接接触．图8在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔a 、b 、c 的位置相同，且插在c 位置的针正好挡住插在a 、b 位置的针的像，但最后一个针孔的位置不同，分别为d 、e 两点，如图9所示．计算折射率时，用______(填“d ”或“e ”)点得到的值较小，用________(填“d ”或“e ”)点得到的值误差较小．图9答案光学 d e解析实验用的光学玻璃砖的光学面不能用手接触，以防止损坏其光学面．如图所示，连接cd 、ce 并延长分别交玻璃砖于O 1、O 2点，并连接OO 1、OO 2，入射角i 相同，折射角∠O ′OO 2<∠O ′OO 1，由n ＝sin i sin r得，折射角越大的，求得的折射率越小．由图可得，用d 点得到的值较小，而ce 与ab 近似平行，故用e 点得到的值误差较小．4. (2011·天津·9(3))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10中实线所示，使大头针P 1、P 2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P 1、P 2的像，且P 2的像挡住P 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．此图10时只须测量出____________，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 ＝________.答案玻璃砖直径边绕O 点转过的角度θ 1sin θ解析 “P 2挡住P 1的像的现象恰好消失”意味着刚好发生全反射现象，此时玻璃砖内光线的入射角恰好等于临界角C ，玻璃砖转过θ，入射光路的法线也转过同样的角度，入射角θ＝C .根据n ＝1sin C 得n ＝1sin θ. 5．如图11所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率，在平铺的白纸上垂直纸面插上大头针P 1、P 2确定入射光线，并让入射光线过圆心O ，在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针P 3，使P 3挡住P 1、P 2的像，连接OP 3.图中MN 为分界面，虚线半圆与玻璃砖对称，B 、C 分别是入射光线、折射光线与圆的交点，AB 、CD 均垂直于法线并分别交法线于A 、D 点．图11(1)设AB 的长度为l 1，AO 的长度为l 2，CD 的长度为l 3，DO 的长度为l 4，为较方便地表示出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量______，则玻璃砖的折射率可表示为____________．(2)该同学在插大头针P 3前不小心将玻璃砖以O 为圆心顺时针转过一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)．答案 (1)l 1和l 3 l 1l 3(2)偏大6．如图12所示，画有直角坐标系xOy 的白纸位于水平桌面上．M是放在白纸上的半圆形玻璃砖，其底面的圆心在坐标原点，直边与x 轴重合．OA 是画在纸上的直线，P 1、P 2为竖直地插在直线OA上的两枚大头针，P 3是竖直地插在纸上的第三枚大头针，α是直线OA 与y 轴正方向的夹角，β是直线OP 3与y 轴负方向的夹图12角．只要直线OA 画得合适，且P 3的位置取得正确，测出角α和β，便可求得玻璃的折射率．某学生在用上述方法测量玻璃的折射率时，在他画出的直线OA 上竖直地插上了P 1、P 2两枚大头针，但在y ＜0的区域内，不管眼睛放在何处，都无法透过玻璃砖看到P 1、P 2的像，他应采取的措施是________________________．若他已透过玻璃砖看到P 1、P 2的像，确定P 3位置的方法是______________．若他已正确地测得了α、β的值，则玻璃的折射率n ＝__________________.答案另画一条更靠近y 轴正方向的直线OA ，把大头针P 1、P 2竖直地插在所画的直线上，直到在y ＜0区域透过玻璃砖能看到P 1、P 2的像竖直插上大头针P 3，使P 3刚好能挡住P 1、P 2的像 sin βsin α解析无法看到P 1、P 2的像是因为OA 光线的入射角过大，发生全反射的缘故．P 3能挡住P 1、P 2的像说明OP 3是OA 的折射光线．7．测定玻璃等腰直角三棱镜折射率的实验中，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插上两枚大头针P 1和P 2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P 1的像被P 2的像挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P 3、P 4，使P 3挡住P 1、P 2的像，P 4挡住P 3 图13和P 1、P 2的像，在纸上标出的大头针的位置和三棱镜轮廓如图13所示．(1)通过作图，画出通过P 1、P 2的入射光线在棱镜中的折射光线；(2)如果测得该棱镜的折射率为1.5，则垂直于AB 边入射的光线能否从BC 边或AC 边射出________(选填“能”或“不能”)．答案 (1)见解析图 (2)不能解析 (1)如图所示(2)设发生全反射的临界角为C ，则sin C ＝1n ＝23<sin 45°，故垂直于AB 边入射的光线在AC 边或BC 边会发生全反射，不能射出．。

(完整版)高三测定玻璃的折射率练习题(带答案解析)

选修 3-4第十三章实验十测定玻璃的折射率1．在用插针法测定玻璃砖的折射率的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面aa′、 bb′与玻璃砖地点的关系分别如图实－10－ 8①、②和③所示，此中甲、丙两同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖．他们的其余操作均正确，且均以 aa′、 bb′为界面画光路图．(1)甲同学测得的折射率与真切值对比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．(2)乙同学测得的折射率与真切值对比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．(3)丙同学测得的折射率与真切值对比________．2．在用插针法测定玻璃的折射率的实验中，某同学操作步骤以下：①用图钉将记录光路的白纸固定在平板上；②手拿玻璃砖的毛面或棱，将其轻放在白纸上；③用铅笔围绕玻璃砖画出界限aa′和 bb′；④在 aa′上选择一点 O，作为不一样入射角的入射光芒的共同入射点，画进出射角θ1分别为 0°、 30°、 45°的入射光芒；⑤用“插针法”分别获得各条入射光芒的出射光芒，察看时侧重看大头针针帽能否在一条直线上，取下玻璃砖、大头针，连结各针孔，发现所画折射光芒中有两条相交，量出各个折射角θ2；⑥按公式分别计算1sinθ，取三个值的算术均匀值．sinθ2(1)以上步骤中有错误或不当之处的是________；(2)应更正为 _________________________________________________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________. 3.一块玻璃砖有两个互相平行的表面，此中一个表面是镀银的(光芒不可以经过此表面)．现要测定此玻璃的折射率．给定的器材还有：白纸、铅笔、大头针 4 枚 (P1、 P2、 P3、 P4)、带有刻度的直角三角板、量角器．实验时，先将玻璃砖放到白纸上，使上述两个互相平行的表面与纸面垂直．在纸上画出直线aa′和 bb′， aa′表示镀银的玻璃表面，bb′表示另一表面，如图实－10－ 9 所示．而后，在白纸上竖直插上两枚大头针P1、 P2(地点如图 )．用 P1、 P2的连线表示入射光芒．(1)为了丈量折射率，应怎样正确使用大头针P3、 P4?_______________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________.(试在图实－ 10－ 9 中标出 P3、 P4的地点 )(2)而后移去玻璃砖与大头针．试在图实－10－9中经过作图的方法标出光芒从空气到玻璃中的入射角θ与折射角θ.简要写出作图步骤．12________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________.(3)写出用θ1、θ2 表示的折射率公式为n ＝ ________.4．如图实－10－ 10所示，一半圆形玻璃砖外面插上P1、 P2、 P3、 P4四枚大头针时，P3、P4恰可挡住P1、P2所成的像，则该玻璃砖的折射率n ＝ ________.有一起学把大头针插在P1′和P2′地点时，沿着P4、 P3的方向看不到大头针的像．其原由是_____________________________________________________________ ．5．如图实－ 10－ 11 所示，一个学生用广口瓶和刻度尺测定水的折射率，请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)将刻度尺沿瓶口边沿 __________ 插入水中．(4)沿广口瓶边沿向水中刻度尺正面看去，若恰能看到刻度尺的0 刻度 (即图中 A 点 )，同时看到水面上 B 点刻度的像 B ′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，能够计算水的折射率为n ＝ ______________________.1 分析：用图①测定折射率时，玻璃中折射光芒偏折大了，因此折射角增大，折射率减小；用图② 测折射率时，只需操作正确，与玻璃砖形状没关；用图③ 测折射率时，没法确立折射光芒偏折的大小，因此测得的折射率可大、可小、可不变．答案： (1) 偏小(2)不变(3)可能偏大、可能偏小、可能不变2 分析： (1)有错误或不当之处的是③④⑤ .(2)③ 中应先画出一条直线，把玻璃砖的一边与其重合，再使直尺与玻璃砖的界面对齐，移开玻璃砖后再画界限限；④中入射角要取 0 °之外的三组数据；⑤中大头针要竖直插牢，察看时看针脚能否在同一条直线上．答案：看法析3 分析： (1) 在 bb′一侧察看 P1、P2(经 bb′折射、 aa′反射，再经bb′折射后 )的像，在适当的地点插上P3，使得P3与 P1、 P2的像在一条直线上，即让P3挡住 P1、P2的像；再插上 P4，让它挡住P2及 P1的像和 P3.P3、P4的地点以下图．(2)①过 P1、 P2作直线与bb′交于 O；②过 P3、 P4作直线与bb′交于 O′；③利用刻度尺找到OO′的中点 M ；④过 O 点作 bb′的垂线 CD ，过 M 点作 bb′的垂线与aa′订交于 N，以下图，连接 ON；⑤∠ P1OD ＝θ1，∠ CON ＝θ2.1sin θ(3)由折射率的定义可得n＝sin θ2.1sinθ答案： (1)(2) 看法析(3)sinθ24 分析：由图可知，当光由空气进入玻璃时，入射角θ＝ 60°，折射角θ＝ 30°.因此 n＝s in θ112sin θ＝ 3≈1.73.当光由玻璃射入空气时，若113，当针插在θ≥ C，则发生全反射，而sinC＝n＝3P1′ P2′时，入射角θ1＝60°＞C，已发生全反射．答案： 1.73经过P1′ P2′的光芒在MN 处发生全反射5 分析：此题为测资料折射率的变式题，运用光的反射和折射所成虚像的重合，奇妙地求出资料的折射率．由光路图知：dsinθ2＝dsin θ1＝.结论便不难得出．d2＋ BC 2d2＋ AC2答案： (1)刻度尺(3)竖直(5)AC ABd2＋ AC 2(6)d2＋ (AB － AC)2。

高中物理光的折射学生实验：测定玻璃的折射率教师用书教科版复习

学生实验：测定玻璃的折射率一、实验目的测定玻璃的折射率．二、实验原理用插针法确定光路，找出与入射光线相对应的玻璃中的折射光线，用量角器测出入射角i和折射角r，根据折射定律计算出玻璃的折射率n＝sin i/sin r.三、实验器材两对面平行的玻璃砖一块，大头针四枚，白纸一张，直尺一把或三角板一个，量角器一个．一、实验步骤1．先在白纸上画一条直线EE′，代表两种介质的分界面；再画出一直线段AB代表入射光线；然后画出分界面上B点处的法线NN′，如图421所示．测定玻璃的折射率图4212．把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边与EE′对齐．用直尺或三角板轻靠在玻璃砖的另一长边，按住直尺或三角板不动，将玻璃砖取下，画出直线FF′代表玻璃砖的另一边．3．在直线AB上竖直地插上两枚大头针G1、G2，放回玻璃砖，然后透过玻璃砖观察大头针G1、G2的像，调整视线方向，直到G1的像被G2挡住．4．再在观察的这一侧竖直地插上两枚大头针G3、G4，用G3挡住G1和G2的像，用G4挡住G3以及G1、G2的像．5．移去大头针和玻璃砖，过G3、G4的插点画直线CD，与FF′相交于C点，直线CD就表示沿直线AB 入射的光线透过玻璃砖后的光线．连接BC ，BC 就是玻璃砖内折射光线的路径．6．用量角器测出入射角i 和折射角r ，从三角函数表中查出它们的正弦值．7．通过上面的步骤分别测出入射角为15°、30°、45°、60°、75°时的折射角，并查出它们相应的正弦值．二、数据处理及误差分析此实验是通过测量入射角和折射角，然后查数学用表，找出入射角和折射角的正弦值，再代入n ＝sin i sin r 中求玻璃的折射率．除运用此方法之外，还有以下处理数据的方法． 1．处理方法一在找到入射光线和折射光线以后，以入射点O 为圆心，以任意长为半径画圆，分别与AO 交于C 点，与OO ′(或OO ′的延长线)交于D 点，过C 、D 两点分别向NN ′作垂线，交NN ′于C ′、D ′，用直尺量出CC ′和DD ′的长．如图422所示．图422由于sin i ＝CC ′CO ，sin r ＝DD ′DO，而CO ＝DO ，所以折射率：n 1＝sin i sin r ＝CC ′DD ′. 重复以上实验，求得各次折射率计算值，然后求其平均值即为玻璃砖折射率的测量值．2．处理方法二根据折射定律可得n ＝sin i sin r. 因此有sin r ＝1nsin i . 根据所量得的角度的正弦值作出sin r －sin i 图像，如图423所示，则图线的斜率的倒数即为折射率．这样也可以减小误差．图423设斜率为k ，则k ＝1n ，所以n ＝1k. 三、注意事项1．实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，同侧两针之间的距离要稍大些．2．入射角应适当大些，以减小测量角度的误差，但也不宜太大，入射角太大，在玻璃砖的另一侧会看不清大头针的像．3．操作时不要用手触摸玻璃砖的光滑光学面，更不能把玻璃砖界面当尺子画界线．4．在实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变．5．玻璃砖应选择宽度较大的，一般要求在5 cm 以上，若宽度太小，则测量误差较大．6．入射点应尽量靠近玻璃砖上界面的左侧，使之在玻璃砖的另一侧能够找到对应的出射光线．实验探究1 实验原理及数据处理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P 1、P 2，然后在玻璃砖的另一侧观察，调整视线使P 1的像被P 2的像挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P 3和P 4，使P 3挡住P 1和P 2的像，P 4挡住P 3以及P 1和P 2的像，在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓如图424甲所示(O 为两圆弧圆心，图中已画出经过P 1、P 2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 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，画出了如图424乙所示的图像，由图像可知该玻璃的折射率n ＝________.图424【解析】 (1)连接P 3、P 4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P 1、P 2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 、r 所示．(3)图像的斜率k ＝sin i sin r＝n ，由题意乙可知斜率为1.5，即玻璃的折射率为1.5. 【答案】 (1)见解析图 (2)见解析图 (3)1.5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，10.00 cm 长为半径画圆，分别交线段OA 于A 点，交O 和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425所示，用刻度尺量得OB ＝8.00 cm ，CD ＝4.00 cm ，由此可得出玻璃的折射率n ＝________.图425【解析】sin θ1＝AB /AO ，sin θ2＝CD /OC ，而n ＝sin θ1/sin θ2＝AB AO ·OC CD ，因为AO ＝OC ，所以n ＝AB /CD ＝ 102－82/4＝1.5.【答案】 1.5实验探究2 实验误差的分析在利用插针法测定玻璃折射率的实验中：(1)甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa ′和bb ′后，不小心碰了玻璃砖使它向aa ′方向平移了少许，如图426所示．则他测出的折射率将________(填“偏大”“偏小”或“不变”)；(2)乙同学在画界面时，不小心将两界面aa ′、bb ′间距画得比玻璃砖宽度大些，如图426乙所示，则他测得的折射率________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．图426【解析】 (1)如图甲所示，甲同学利用插针法确定入射光线、折射光线后，测得的入射角、折射角没有受到影响，因此测得的折射率将不变．(2)如图乙所示，乙同学利用插针法确定入射光线、折射光线后，测得的入射角不受影响，但测得的折射角比真实的折射角偏大，因此测得的折射率偏小．【答案】(1)不变(2)偏小。

2015_2016高中物理第13章实验测定玻璃的折射率同步练习新人教版选修3_4

【成才之路】2015-2016高中物理第13章实验测定玻璃的折射率同步练习新人教版选修3-41．测定玻璃的折射率时，为了减小实验误差，应注意的是( )A ．玻璃砖的宽度宜大些B ．入射角应尽量小些C ．大头针应垂直地插在纸面上D ．大头针P 1、P 2及P 3、P 4之间的距离应适当大些答案：ACD解析：玻璃砖厚度大些，可减小测量误差；大头针垂直插在纸面上以及大头针P 1与P 2及P 3与P 4之间的距离适当大些，可减小确定光路方向时的误差。

A 、C 、D 正确。

入射角较小时，测量误差较大，B 错误。

2．(宁波市2013～2014学年高二下学期八校期末联考)在测定玻璃的折射率的实验中，对一块两面平行的玻璃砖，用“插针法”找出与入射光线对应的出射光线。

现有甲、乙、丙三位同学分别做出如图的三组插针结果。

从图上看，肯定把针插错了的同学有________。

答案：甲、乙解析：光线透过平行玻璃砖时出射光线与入射光线平行，且从空气射入玻璃砖时入射角大于折射角，因而光线透出时相对于射入光线向右下侧发生偏移，由上图可知，甲乙图中出射光线不符合事实，肯定插错了。

3．(福州八县一中2013～2014学年高二联考)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 和O ′连线延长线于C 点，过A 点作法线NN ′的垂线交NN ′于B 点，过C 点作法线NN ′的垂线交NN ′于D 点，如图所示，用刻度尺量得OB ＝8.00cm ，CD ＝4.00cm ，由此可得出玻璃的折射率n ＝________。

答案：1.5解析：由光路图以及几何关系可知：n ＝AB AO DC OC＝AB DC ＝102－824＝1.5。

4．(寿光市2013～2014学年高二下学期检测)如图甲所示为光学实验用的长方体玻璃砖，它的________面不能用手直接接触。

在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔a 、b 、c 的位置相同，且插在c 位置的针正好挡住插在a 、b 位置的针的像，但最后一个针孔的位置不同，分别为d 、e 两点，如图乙所示。

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2015-2016高中物理第13章实验测定玻璃的折射率同步练习新
人教版选修3-4
1．测定玻璃的折射率时，为了减小实验误差，应注意的是( )
A ．玻璃砖的宽度宜大些
B ．入射角应尽量小些
C ．大头针应垂直地插在纸面上
D ．大头针P 1、P 2及P 3、P 4之间的距离应适当大些
答案：ACD
解析：玻璃砖厚度大些，可减小测量误差；大头针垂直插在纸面上以及大头针P 1与P 2及P 3与P 4之间的距离适当大些，可减小确定光路方向时的误差。

A 、C 、D 正确。

入射角较小时，测量误差较大，B 错误。

现有甲、乙、丙三位同学分别做出如图的三组插针结果。

从图上看，肯定把针插错了的同学有________。

答案：甲、乙
解析：光线透过平行玻璃砖时出射光线与入射光线平行，且从空气射入玻璃砖时入射角大于折射角，因而光线透出时相对于射入光线向右下侧发生偏移，由上图可知，甲乙图中出射光线不符合事实，肯定插错了。

3．(福州八县一中2013～2014学年高二联考)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 和O ′连线延长线于C 点，过A 点作法线NN ′的垂线交NN ′
于B 点，过C 点作法线NN ′的垂线交NN ′于D 点，如图所示，用刻度尺量
得OB ＝8.00cm ，CD ＝4.00cm ，由此可得出玻璃的折射率n ＝________。

答案：1.5
解析：由光路图以及几何关系可知：
n ＝AB AO DC OC
＝AB DC ＝102－824
＝1.5。

4．
(寿光市2013～2014学年高二下学期检测)如图甲所示为光学实验用的长方体玻璃
砖，它的________面不能用手直接接触。

计算折射率时，用________(填“d ”或“e ”)点得到的值较小，用________(填“d ”或“e ”)点得到的值误差较小。

答案：光学 d e
解析：从题图中看出，直线ce 近似与直线ab 平行，因此，使用ce 两点作图，测量出的数值更接近于折射率真实值，误差较小。

若使用cd 两点作图，折射角较大，计算出的折射率偏小。

5．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P 1和P 2，在另一侧再先后插两枚大头针P 3和P 4，使从另一侧隔着玻璃观察时，大头针P 4、P 3和P 2、P 1的像恰在一直线上，移去圆形玻璃和大头针后，在图中画出：
(1)沿P 1、P 2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)过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。

解析：(1)P 1P 2光线为入射光线，P 3P 4为通过玻璃后的折射光线。

(2)O 1O 2光线为入射光线P 1P 2在玻璃中的折射光线。

(3)如图所示。

(4)n ＝sin i sin r。