专题42 测量玻璃的折射率

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1、2020年高考物理 100考点最新模拟题千题精练（物理实验）第四部分 选考实验专题 4.2 测量玻璃的折射率1. （4分）【加试题】（2019浙江杭州模拟 4） 如图所示，某同学利用方格坐标纸来测定半圆形玻璃砖的折射率。其中，OA作为入射光线，是首先画在纸上的直线，他在直线OA适当位置先后竖直插上Pl、P2两 枚大头针，如图放上玻璃砖（如粗黑线所示），然后插上 P3、 P4 大头针。（1） 其中他确定P4大头针位置的方法应当是：；（2）若该同学实验操作规范准确，其记录情况如图所示。则该同学利用图示的记录情况可测得玻璃砖的折射率 n=。（1）透过玻璃砖看，使P4大头针挡住P1P2和P3三枚大头针

2、的像（2）1.5【名师解析】图中以半圆形玻璃砖的圆心画出了圆，若取圆的半径为1，则入射角的正弦值可表示为6，折 射角的正弦值可表示为4,由折射定律可得n=1.5.2. （2019浙江大学附中模拟）小李同学利用激光笔和角度圆盘测一半圆形玻璃砖的折射率，如图所示是他 用手机拍摄的某次实验现象照片，图中有三条明亮的光线，固定好激光笔，然后将圆盘和玻璃砖一起绕圆 心（填“顺时针”或者“逆时针”）缓慢转动了 5，发现光线恰好消失了，那么这次他所测得半圆形玻璃砖的折射率n=。【参考答案】顺时针 心【名师解析】圆盘和玻璃砖一起顺时针绕圆心缓慢转动，入射角逐渐增大，当入射角等于临界角时发生全反射，折射光线消失

3、，由题得全反射临界角C=45，由sinC=；：得n=【关键点拨】圆盘和玻璃砖一起顺时针绕圆心缓慢转动，入射角等于临界角时发生全反射，折射光线消失， 由图读出临界角C,再由sinC=；：求折射率。本题利用全反射知识测定玻璃砖的折射率，其原理是全反射临 界角公式sinC=；：，关键要理解并掌握全反射产生的条件。3. 图2甲为某同学利用半圆形玻璃砖测定玻璃折射率n的装置示意图。他让光从空气射向玻璃砖，在正确操作后，他利用测出的数据作出了图乙所示的折射角正弦(sin r)与入射角正弦(sin i)的关系图象。则下列说法正确的是()图22A. 该玻璃的折射率n=3B. 该玻璃的折射率n=1.52C.在由

4、空气进入该玻璃中传播时，光波频率变为原来的2D.在由空气进入该玻璃中传播时，光波波长变为原来的1.5倍名师解析】由折射定律n ；可知折射角正弦(sin r)与入射角正弦(sin i)的关系图象的斜率的倒数表示折射率，所以n = 2=1.5选项A错误，B正确；在由空气进入该玻璃中传播时，光波的频率不变，光波波2长变为原来的3,选项C、D错误。【参考答案】 B4. （2016温州期中）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

5、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。【名师解析】 光学面若被手接触污染，会影响观察效果，增大实验误差；分别连接cd和ce并延长到界面,sinQ与界面分别交于f、g两点，由口二汩不难得出用d点得到的折射率值较小，过C点的出射光线应平行于ab,利用直尺比对并仔细观察，可知ec/ab，故用e点得到的折射率值误差较小。de5. （2016宁波期中）测定玻璃的折射率”实验中，在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针A、B，在另一侧再竖直插两个大头针C、D。在插入第四个大头针D时，应使 。如图是在白纸上留下的实验痕迹，其中直线a

6、、a是描在纸上的玻璃砖的两个边。根据该图可算得玻璃的折射率n =。（计算结果 保留两位有效数字）【名师解析】测定玻璃折射率的实验是利用大头针观看进入玻璃的入射光线，在另一侧插入大头针C挡住前面的A、B的像，同样插入大头针D挡住C及A、B的像，C和D两点确定了出射光线，利用入射点 和出射点的连线来确定折射光线，作出法线FG,连接00,以O点为圆心画圆，分别交AB、OO于E、Q两点，分别过E、Q向GF作垂线EG、FQ并用毫米刻度尺测其长度，如图所示，根据sin & n=1可得:sin u2EG n=FQ= 1.8 。【参考答案】挡住C及A、B的像1.8（1.61.9） 6.某校开展研究性学习，某研

7、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5所示。在一个 圆盘上，过其圆心0作两条相互垂直的直径BC、EF。在半径0A上，垂直盘面插上两枚大头针P、P2并 保持位置不变。每次测量时让圆盘的下半部分竖直浸入液体中，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、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。若ZAOF=30，0P3与0C之间的夹角为45。，则在P3处刻的刻度值为。（2）若在同一液体中沿A0方向射入一束白光，最靠近0C边的是色的光，增大入射角度，色的光在刻度盘上先消失。

8、【名师解析】（1）由图可知，ZAOF是入射角，ZEOP3是折射角，但在定义折射率时光是从真空或空气射 向介质的，所以用光路的可逆性转化可得=罟畫P3，代入数据可得=冷0。（2）由于介质对紫光的折射 率最大，所以紫光偏折得最多，故最靠近0C边的是紫光。增大入射角，所有单色光的折射角都增大，而紫 光的折射角依然最大，故紫光在刻度盘上先消失。【答案】迈（2）紫紫7. （2012浙江）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19-1-甲所示。图19-1-甲图19-1-乙图19-1-丙(1)在图 19-1-乙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

9、玻璃砖的折射率n=(保留3为有效数字)；(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19-1-丙所示。图中P1和P2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P3和(填 “A ” 或“ B ” )。【名师解析】画出完整的光路图如图 19-1-J 所示。测量出入射角和折射角，由折射定律，求得该玻璃砖的 折射率n=1.51. P1和P2是同一入射光线上的2枚大头针，由于入射界面和出射界面不平行，出射光线将向 下偏折，所以其对应出射光线上的2枚大头针是P3和A。【参考答案】(1)完整的光路图如图。(2) 1.51(3) A图

10、 19-1-J【点评】若待测玻璃砖两界面平行时，入射线和出射线平行；若待测玻璃砖两界面不平行时，入射线和出 射线不平行。注解：利用插针法测量玻璃折射率，画出入射线、法线和折射线后，可以诵过测量入射角、折射角，利用 折射定律得出折射率：也可以以入射点作为圆心画出单位圆，单位圆与入射线和折射线相交。分别过这两 个交点作法线的垂线，测量这两段垂线的长度，这两段垂线的长度的比值等于玻璃折射率。8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 P1、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,使P3挡住 P、P2的像，连

11、接OP3,图中MN为分界线，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, AO的长度l2，CD的长度为l3，DO的长度为仃，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(选填“偏大”“偏小”或“不变”)【名师解析】：因此只需测量 l1 和 l3 即可(1)sin e=-BO，sin 匸士，因此玻璃的折射率务十U2-1开 l3CO(2)当玻璃砖顺时针转过一个小角度时，在处理数据时，认为1是不变的，即入射角不变，而13减小，所以 测量值n=$将偏大.l3【参考答案】(1儿和13(2)偏大