第四章 2. 学生实验：测定玻璃的折射率

2.学生实验:测定玻璃的折射率

课时过关·能力提升

1.测定玻璃的折射率时,为了减小实验误差,应该注意的是 ()

A.玻璃砖的宽度应大些

B.入射角应尽量小些

C.大头针应竖直地插在纸面上

D.大头针G1、G2及G3、G4之间的距离应适当大些

解析:玻璃砖的宽度大些,折射光线出射时侧移明显,便于插针和测量,减小误差,选项A正确.入射角小,则光在玻璃中的折射角更小,不便测量,选项B错误.大头针之间的距离适当大些,且竖直地插在纸面上,可使出射光线和折射光线定位准确,减小误差,选项C、D正确.

答案:ACD

2.某同学用插针法测定玻璃砖的折射率,他的实验方法和操作步骤正确无误.但他处理实验记录时发现玻璃砖的两个光学面aa'与bb'不平行,如图所示,则()

A.AO与O'B两条线平行

B.AO与O'B两条线不平行

C.他测出的折射率偏大

D.他测出的折射率不受影响

.在光线由bb'解析:如题图所示,在光线由aa'面进入玻璃砖发生的偏折现象中,由折射定律知n=sinα

sinβ

.若aa'与bb'平行,则i=β,因此α=r,此时入射光线AO与出射光线

射出玻璃砖的现象中,同理n=sinr

sini

O'B平行.若aa'与bb'不平行,则i≠β,因此α≠r,此时入射光线AO与出射光线O'B不平行,B正确.在具体测定折射率时,要求实验方法、光路均准确无误,折射率的测量值不受aa'与bb'是否平行的影响,D 正确.故正确选项为B、D.

答案:BD

3.用“插针法”测定透明半圆柱玻璃砖的折射率,O为玻璃砖截面的圆心,使入射光线跟玻璃砖的平面垂直,如图所示的四个图中G1、G2、G3和G4是四个学生实验插针的结果:

(1)在这四个图中肯定把针插错了的是.

(2)在这四个图中可以比较准确地测出折射率的是.

解析:(1)垂直射入半圆柱玻璃砖平面的光线,经玻璃砖折射后,折射光线不能与入射光线平行(过圆心的光线除外),A错.

(2)测量较准确的是D图,因B图的入射光线经过圆心,出射光线没有发生折射,C图的入射光线离圆心太近,射到圆界面上时,入射角太小不易测量,会产生较大的误差.

答案:(1)A(2)D

4.在利用插针法“测定玻璃的折射率”实验中,

(1)下列操作可以减小实验误差的是(填字母代号).

A.P1、P2及P3、P4之间的距离适当大些

B.选择平行玻璃砖进行实验

C.入射角适当大些

D.若有几块厚度不同的玻璃砖,应选用厚度较小的

(2)正确操作后,作出的光路图及测出的相关角度如图所示,此玻璃的折射率计算式为n=(用图中的α、β表示).

(3)同学在画界面时,不小心将两界面的间距画得比玻璃砖宽度略大,则测得的折射率(选填“偏大”“偏小”或“不变”).

解析:(1)大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些时,角度的测量误差会小些,故A正确;用插针法测定折射率时,玻璃砖上下表面不一定要平行,故B错误;为了减小测量的相对误差,选择的入射角应尽量大些,效果会更好,故C正确;若有几块厚度不同的玻璃砖,应选用厚度较大一些的,故D错误.

(2)由题图可知,入射角为90°-α,折射角为90°-β,

则由折射定律可知n=sin(90°-α)

sin(90°-β)=cosα

cosβ

.

(3)如图所示,实线表示实际的光路图,虚线表示乙同学画图时的光路图,入射角测量没有误差,而折射

角偏大,则根据折射定律n=sini

sinr

可知,测出的折射率n将偏小.

答案:(1)AC(2)cosα

cosβ

(3)偏小

5.某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率,所用的玻璃砖两面平行.正确操作后,作出的光路图及测出的相关角度如图所示.

(1)此玻璃的折射率计算式为n=(用图中的θ1、θ2表示);

(2)如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择,为了减小误差,应选用宽度(选填“大”或

“小”)的玻璃砖来测量.

解析:(1)根据折射率定义可知n=sin(90°-θ1)

sin(90°-θ2)=cosθ1

cosθ2

.(2)玻璃砖宽度大些,光线穿过时的侧移量就会大

些,折射角更准确,测量时误差会小些.

答案:(1)cosθ1

cosθ2

(2)大

6.如图所示,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.

解析:本实验光路图如图所示,则n=sinθ2

sinθ1

≈1.05.

答案:1.05