(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 ′与玻璃砖位置的关系分别如图实－10－8①、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 ′为界面画光路图．

(1)甲同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．

(2)乙同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．

(3)丙同学测得的折射率与真实值相比________．

2．在用插针法测定玻璃的折射率的实验中，某同学操作步骤如下：

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θ1分别为0°、30°、45°的入射光线；

⑤用“插针法”分别得到各条入射光线的出射光线，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，量出各个折射角θ2； ⑥按公式分别计算sin θ1sin θ2

，取三个值的算术平均值． (1)以上步骤中有错误或不妥之处的是________；

(2)应改正为_________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________.

3. 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．然后，在白纸上竖直插上两枚大头针P 1、P 2(位置如

图)．用P1、P2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P3、P4?

_______________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. (试在图实－10－9中标出P3、P4的位置)

(2)然后移去玻璃砖与大头针．试在图实－10－9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＝________.有一同学把大头针插在P1′和P2′位置时，沿着P4、P3的方向看不到大头针的像．其原因是_____________________________________________________________．

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)将刻度尺沿瓶口边缘__________插入水中．

(4)沿广口瓶边缘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，可以计算水的折射率为n＝___ ___________________.

1解析：用图①测定折射率时，玻璃中折射光线偏折大了，所以折射角增大，折射率减小；用图②测折射率时，只要操作正确，与玻璃砖形状无关；用图③测折射率时，无法确定折射光线偏折的大小，所以测得的折射率可大、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解析：(1)有错误或不妥之处的是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，移开玻璃砖后再画边界线；④中入射角要取0°以外的三组数据；⑤中大头针要竖直插牢，观察时看针脚是否在同一条直线上．

答案：见解析

3解析：(1)在bb ′一侧观察P 1、P 2(经bb ′折射、aa ′ 反射，再经bb ′折射后)的像，在适当的位置插上P 3，使得P 3与P 1、P 2的像在一条直线上，即让

P 3挡住P 1、P 2的像；再插上P 4，让它挡住P 2及P 1的像和P 3.P 3、

P 4的位置如图所示．

(2)①过P 1、P 2作直线与bb ′交于O ；

②过P 3、P 4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 ′相交于N ，如图所示，连接ON ；

⑤∠P 1OD ＝θ1，∠CON ＝θ2.

(3)由折射率的定义可得n ＝sin θ1sin θ2

. 答案：(1)(2)见解析 (3)sin θ1sin θ2

4解析：由图可知，当光由空气进入玻璃时，入射角θ1＝60°，折射角θ2＝30°.所以n ＝sin θ1sin θ2

＝3≈1.73.

当光由玻璃射入空气时，若θ1≥C ，则发生全反射，而sin C ＝1n ＝33

，当针插在P 1′P 2′时，入射角θ1＝60°＞C ，已发生全反射．