2017-2018学年高中物理 第四章 光的折射 小专题研究（五）测定水的折射率的四种方法教学案 教科版选修-

1、学必求其心得，业必贵于专精小专题研究（五） 测定水的折射率的四种方法1成像法原理:利用水面的反射成像和水面的折射成像。方法:如图1所示,在一盛满水的烧杯中，紧挨杯口竖直插一直尺,在直尺的对面观察水面，能同时看到直尺在水中的部分和露出水面部分的像，若从点p看到直尺在水下最低点的刻度b的像b(折射成像）恰好跟直尺在水面上刻度a的像a(反射成像）重合，读出ac、bc的长，量出烧杯内径d，即可求出水的折射率:n 图12插针法原理：利用光的折射定律。方法:如图2所示，取一方木板，在板上画出互相垂直的两条线ab、mn，从它们的交点o处画直线op（使pon45），在直线op上p、q两点竖直插两枚大头针.把木

2、板竖直插入水中，使ab与水面相平，mn与水面垂直。在水面上观察,调整视线使p的像被q的像挡住,再在木板s、t处各插一枚大针，使s挡住q、p的像，t挡住s及q、p的像。从水中取出木板，画出直线st,量出图中的角i、r，则水的折射率nsin i/sin r。图23视深法原理:利用视深公式hh/n.方法：在一盛水的烧杯底部放一粒绿豆，在水面上方吊一根针,如图3所示.调节针的位置，直到针尖在水中的像与看到的绿豆重合,测出针尖距水面距离即为杯中水的视深h，再测出水的实际深度h,则水的折射率nh/h。图34全反射法原理：利用全反射现象.方法：在一盛满水的大玻璃缸下面放一发光电珠，如图4所示.在水面上观察，

3、看到一圆的发光面，量出发光面直径d及水深h，则水的折射率n。图4例证如图5所示，在水面上放置一个足够大的遮光板，板上有一个半径为r的圆孔，圆心的正上方h处放一个点光源s，在水面下深h处的底部形成半径为r的圆形光亮区域（图中未画出）。测得r8 cm，h6 cm，h24 cm，r26 cm，求水的折射率。图5解析根据光路图，可知sin 10。8，sin 20。6由折射定律得：n得n。答案1学校开展研究性学习,某研究性学习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6所示。在一个圆形木盘上过其圆心o作两条相互垂直的直径bc、ef，在半径oa上垂直圆盘面插下两枚大头针p1、p2，

4、并保持p1、p2的位置不变，每次测量时，让圆盘的bfc部分竖直进入液体中,而且总使得液面与直径bc相平，ef为界面的法线,而后在图中右上方区域观察p1、p2的像，并在圆周上插上大头针p3，使p3正好挡住p1、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，就可直接读出液体折射率的值.则：(1）若aof30，op3与oc的夹角为30，则p3处所对应的折射率的值为_。图6（2)图中p3、p4两位置哪一处所对应的折射率值大？_。(3)作ao的延长线交圆周于k，k处所对应的折射率的值应为_。解析:(1)n。（2)p4对应的入射角大，所以折射率大。(3)当在k位置时

5、，入射角与折射角相等，所以折射率等于1.答案：(1）(2)p4(3)12一个圆柱形筒，直径12 cm，高16 cm,人眼在筒侧上方某处观察,所见筒侧的深度为9 cm。当筒中装满液体时，则人眼又恰能看到筒侧的最低点.求：(1)此液体的折射率.（2）光在此液体中的传播速度。解析:先画出一圆柱形筒，筒高为h16 cm，直径d12 cm。人眼在a处，筒侧底部“最低点”为b,筒内无液体时，人眼能见深度h9 cm.筒内盛满液体时，人眼看到b点.根据光的折射画出光路如图所示。(1)sin isin r此液体的折射率n（2)光在此液体中的传播速度v2.25108 m/s答案:（1)(2)2。25108 m/s攀上山峰，见识