测定玻璃的折射率强化训练(含答案)

测定玻璃的折射率强化训练
1.在测定玻璃砖折射率的实验中为了减小实验误差，以下说法错误的是( )
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P1与P2及P3与P4之间的距离应适当大些
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′，不慎将玻璃砖向上平移了一些，放在如图所示的位置上，而实验中其他操作均正确，测得的折射率将( )
A．偏大B．偏小
C．不变 D．无法确定
3.在“测定玻璃折射率”的实验中：
(1)操作步骤如下：
①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．
②把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟aa′对齐．
③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P
、P2的像和P3，记下P3、P4的位置．
1
④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θ1与折射角θ2，填入表格中．
上述操作步骤中存在严重的缺漏，应做的补充是______________________
______________________________________________________.
(2)实验中测出了多组入射角θ1与折射角θ2，并作出了sin θ1 sin θ2图象如图所示．则下列说法正确的________．
A．实验时，光线是由空气射入玻璃
B．玻璃的折射率为0.67
C．玻璃的折射率为1.5
4.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，
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。

5.如图所示，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
、P2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P3，1
使P3挡住P1、P2的像，连接OP3，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l1，AO的长度为l2，CD的长度为l3，DO的长度为l4，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P3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________(选项“偏大”“偏小”或“不变”)。

6.如图所示某同学在测定一厚度均匀的圆柱形玻璃的折射率时，先在白纸上作一与玻璃圆柱同半
径的圆，圆心为O，将玻璃圆柱平放在白纸上，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，再在另一侧先后插两枚大头针P3和P4，使从另一侧隔着玻璃观察时，大头针P4和P3与P
和P1的像恰在一直线上，移去玻璃圆柱和大头针后，在白纸上的图中画出：
2
(1)沿P1和P2连线方向的入射光线通过圆柱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θ1和折射角θ2。

(4)写出计算玻璃折射率的公式(不必计算)。

7.某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n。

如图甲所示，O是圆心，MN是法线，AO、BO 分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径。

该同学测得多组入射角i和折射角r，作出sin i­sin r图像如图乙所示。

则( )
A．光由A经O到B，n＝1.5
B．光由B经O到A，n＝1.5
C．光由A经O到B，n＝0.67
D．光由B经O到A，n＝0.67
8.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θ1和折射角θ2，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，画出了如图乙所示的图像，由图像可知该玻璃的折射率n＝________。

9.如图所示是利用插针法测定玻璃砖的折射率的实验得到的光路图。

玻璃砖的入射面AB和出射面CD并不平行，则
(1)出射光线与入射光线________(选填“仍平行”或“不再平行”)。

(2)以入射点O为圆心，以R＝5 cm长度为半径画圆，与入射光线PO交于M点，与折射光线OQ
交于F点，过M、F点分别向法线作垂线，量得MN＝1.68 cm，EF＝1.12 cm，则该玻璃砖的折射率n ＝________。

参考答案
1.【解析】玻璃砖宽度大些，可减小测量误差；大头针垂直插在纸面上以及大头针P1与P2及P3与P4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；入射角不能太大也不能太小，入射角较小时，测量误差较大，B错误。

【答案】B
2.【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】C
3.【解析】(1)步骤②中应在白纸上画出玻璃砖的另一个界面bb′，步骤④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)由图可看出入射角θ1小于折射角θ2，因此，光线应该是由玻璃射入空气；则玻璃折射率n＝sin θ2 sin θ1
＝0.45
0.30＝1.5，所以选项C正确．
【答案】(1)见解析(2)C
4.【解析】进行实验时，应保持玻璃砖的光学面清洁，不能用手直接触摸光学面。

计算玻璃的
折射率时，需将c点与d点或e点连接，即为出射光线，连接d点时，入射光ab的折射角较大，计算出的折射率较小。

因为玻璃砖的两光学面平行，出射光与入射光应该平行，根据图中d、e两点的位置，用e点时出射光与入射光更接近于平行，误差较小。

【答案】光学d e
5.【解析】(1)sin i＝
l1
BO，sin r＝
l3
CO，因此玻璃的折射率n＝
sin i
sin r＝
l1
BO
l3
CO
＝
l1
l3，因此只需测量l1和
l3即可。

(2)当玻璃砖顺时针转过一个小角度时，在处理数据时，认为l1是不变的，即入射角不变，而l3
减小，所以测量值n＝l1
l3将偏大。

【答案】(1)l1和l3n＝l1
l3(2)偏大
6.【解析】
过P 1、P 2作直线交圆周于O 1点，过点O 1作法线O 1O ；过P 3、P 4作直线为出射光线，交圆周于O 2点；过O 2O 作直线为法线。

连接O 1O 2为入射光线在玻璃内的折射光线。

量出入射角θ1和折射角θ2，由公式n 12＝sin θ1
sin θ2
可求出折射率。

如图所示。

【答案】 见解析
7.【解析】由sin i ­sin r 图像可知，同一光线sin r ＞sin i ，即r ＞i ，故r 为光线在空气中传播时光线与法线的夹角，则BO 为入射光线，OA 为折射光线，即光线由B 经O 到A ，折射率n ＝sin r sin i ＝0.9
0.6＝1.5，故选项B 正确，选项A 、C 、D 错误。

【答案】B
8.【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θ1、θ2所示。

(3)图像的斜率k ＝sin θ1
sin θ2
＝n ，由题图乙可知斜率为1.5，即玻璃的折射率为1.5。

【答案】(1)如解析图所示 (2)如解析图中θ1、θ2所示 (3)1.5
9.【解析】 (1)由于玻璃砖的入射面AB 和出射面CD 并不平行，所以出射光线与入射光线不再平行。

(2)该玻璃砖的折射率n ＝sin ∠MON sin ∠EOF ＝MN
OM EF OF ＝MN EF ＝1.68
1.12
＝1.5。

【答案】(1)不再平行 (2)1.5。