测定玻璃的折射率练习

1、测定玻璃的折射率练习1. 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: 将记录光路的白纸铺放在平木板上; 手拿玻璃砖的毛面或棱,将其轻放在白纸上; 用铅笔环绕玻璃砖画出边界 aa 和 bb ; 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 i 分别为 00、 300、 450的入射光线; 用“插针法”分别得到各条入射光线的折射光线,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,量出各个折角 r ; 按公式分别计算 ri sin sin ,取三个值的算术平均值。 以上步骤中有错误或不妥之处的是

2、;应改正为 。答案:3、 4、 5应改正为: 中应使直尺与玻璃砖的界面对齐,移开玻璃砖的界面对齐,移开玻璃砖后 再画界线。 中入射角要取 00以外的五组数据。 中大头针要竖直插牢, 观察时看针尖是否在一条直线 上。2. 用插针法测定玻璃砖的折射率的实验中,把 P 1、 P 2连线与玻璃砖表面垂线的夹角作为 角, 这个角过小会 ,过大会使从 bb 面看不到 P 1、 P 2的 ;若已确定了 P 1、 P 2的位置,欲 确定 P 3的位置,应在观察时使 P 3MN 线(入射界面虽与玻璃 ab 面重合, 但 PQ 线却略向外平移, 乙同学 M N 和 P Q 之间距离虽等于 a c , 但实验时玻璃

3、砖的 a b 、 c d 都相对 M N 、 P Q 平移了一些。取走玻璃砖后,他们分别按 MN 、 PQ 及 M N 、 P Q 画图求折射率,那么,甲测出的折射率将 ,乙测出的折射率将 (填 “偏大” 、 “偏小”或“不变” 答案:入射,使测量误差偏大,像,同时挡住 P 1P 2的像,偏小,不变3. 某同学由于没有量角器,在完成了光路图以后,以 O 点为圆心, 10.00cm 长为半径画圆,分别交线段 OA 于 A 点,交 O 、 O 连线延长线于 C 点,过 A 点作法线 NN 的垂线 AB 交 NN 于 B 点,过 C 点作法线 NN 的垂线 CD 交 NN 于 D 点,如图所示,用刻

4、度尺量得 OB=8.00cm , CD=4.00cm。由此可得到玻璃的折射率 。4. 测定玻璃的折射率时,为了减小实验误差,应该注意的是:( A. 玻璃砖的宽度宜大些B. 入射角应适当小些C. 大头针应垂直的插在纸面上D. 大头针 P 1、 P 2及 P 3、 P 4之间的距离应适当大些5. 如图, 一个学生用广口瓶和直尺测定水的折射率,填写下述实验步骤中的空白: 用 测出广口瓶瓶口内径 d ; 在瓶内装满水; 将直尺沿瓶口边缘插入水中; 沿广口瓶边缘向水中直尺正面看去,若恰能看到直尺的 0刻度(即图中 A 点 ,同时看到水面上 B点刻度的像恰与 A 点的像相重合; 若水面恰与直尺的 C 点相

5、平,读出 和 的长度; 由题中所给条件,可以计算水的折射率为 。答案: 直尺 竖直 AC ; BC 2222BC d AC d +6.在用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中,其实验光路如图所示,对实验中的一些具 体问题,下列意见正确的是( A .为了减少作图误差, P 3和 P 4的距离应适当取大些 B .为减少测量误差, P 1、 P 2的连线与玻璃砖界面的夹角应尽量大些C .若 P 1、 P 2的距离较大时,通过玻璃砖会看不到 P 1、 P 2的像D .若 P 1、 P 2连线与法线 NN' 夹角较大时,有可能在 bb' 面发生全反射,所以在 bb' 一侧就看不

6、到 P 1、 P 2的像7. 某校开展研究性学习,某研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,在一个圆盘上,过其圆心 O 作两条相互垂直的直径 BC 、 EF 。在半径 OA 上,垂直盘面 插上两枚大头针 P 1、 P 2并保持位置不变。 每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中, 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 1、 P 2。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 P 3所插的位置,就可以直接读出液体折射率的值。若 AOF =30°, OP 3与 OC 之间的夹角为 30

7、76;,则 P 3处刻的折射率的值 。图中 P 3、 P 4那一处对应的折射率大 。做 AO 的延长线交圆周于 K , K 处对应的折射率为 。答案:. (1 1.73 P 4 18. (94年上海 某同学在测定一厚度均匀的圆形玻璃的折射率时, 先在白纸上作一与圆形玻璃同半径的圆, 圆心为 O ,将圆形玻璃平放在白纸上,使其边界与所画的圆重合,在玻璃一侧竖直插两枚大头针 P 1和 P 2, 在另一侧再先后插两枚大头针 P 3和 P 4,使从另一侧隔着玻璃观察时,大头针 P 4、 P 3和 P 2、 P 1的像恰在一 直线上,移去圆形玻璃和大头针后,得如图所示的图,在图中画出: 沿 P 1、 P

8、 2连线方向的入射光线通过圆形玻璃后的传播方向; 光线在玻璃内的传播方向; 在光线的入射点作法线,标出入射角 i 和折射角 r ; 写出计算玻璃折射率的公式(不必计算 。解:如图所示, P 3P 4光线为入射光线 P 1P 2通过玻璃后的折射光线。 O 1O 2光线为入射光线 P 1P 2在玻璃 中的折射光线。 9. (1994年全国 用三棱镜做测定玻璃折射率的实验,先在白纸上放好三棱镜,在棱镜的一侧插上两枚大头 针 P 1和 P 2, 然后在棱镜的另一侧观察, 调整视线使 P 1的像被 P 2挡住。 接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针 P 3、 P 4,使 P 3挡住 P 1、 P 2的像,

9、P 4挡住 P 3和 P 1、 P 2的像,在纸 上标出大头针位置和三棱镜轮廓,如图所示。(1在本题的图上画出所需的光路。(2为了测出棱镜玻璃的折射率,需要测量的量是 ,在图上标出它们。(3计算折射率的公式是 n= 。解 :(1如图所示,画出通过 P 1、 P 2的入射光线交 AC 面于 O ,画出通过 P 3、 P 4的出射光线交 AB 面 于 O ,则光线 OO 就为入射光线 P 1P 2在三棱镜中的折射光线。(2在所画的图上,标明入射角 i 和折射角 ,并画出虚线部分。用量角器测量出 i 和 或用刻度尺 测出线段 EF 、 OE 、 GH 、 OG 的长度。 (3 n=sin sin i

10、 或:因为 sini=OE EF ,sin=OG GH , 则 n=OE EF /OG GH =OE EF ·GH OG10. 如图所示,在测玻璃砖的折射率的实验中,多处测得入射角 i 及入射点和出射点处法线间距 a ,将数据 在 i 2sin 12 1a 坐标系中绘制出相应图像,通过图像,写出计算玻璃砖折射率 n 的表达方式。 解:设光线由空气进入玻璃的折射角为 r 则由折射定律 ri sin sin =n 由几何关系得 sinr=22d a a +由消去 r 得 22sin d a ai +=n 222221sin 1an d n i += 所以作出 i 2sin 121a 的图

11、线其斜率 k=22nd n=kd 11. 用如图所示装置测定玻璃的折射率,在光具盘的中央固定一个半圆形的玻璃砖,使二者的圆心 O 重合。 使激光束从玻璃圆弧面一侧入射并垂直直径平面通过圆心 O 射出玻璃砖, 记下入射光束在光具盘上所对应 的刻度,以圆心 O 为轴逆时针缓慢转动光具盘,同时观察直径平面一侧出射光线的变化:出射光线不断向 下偏转并越来越暗,直到刚好看不到出射光线为止,并记下这时入射光线在光具盘上位置的刻度。光具盘 上两次刻度之间的夹角 就是光束从玻璃射向空气的 , 玻璃的折射率表达式为 n = . 激光在玻璃中的速度为 v = . (已知光在真空中的速度为 c 答案 :.临界角,

12、n=1/sin , v =Csin 12.利用插针法测玻璃的折射率,实验中先将玻璃砖固定在水平桌面上的白纸上,画出玻璃砖两侧界面 MN 、 PQ ,在玻璃砖的一侧插好 P 1、 P 2大头针后,某同学发现在 P 1、 P 2同 侧通过玻璃砖在图所示位置也可观察到 P 1、 P 2的像。于是他在白纸上插大头针 P 3,使 P 3挡住 P 1、 P 2的像,同样方法,他又插入大头针 P 4,使 P 4挡住 P 3和 P 1、 P 2的像。取走玻璃砖, P 1、 P 2连线交 MN 于 O 点, P 3、 P 4连线交 MN 于 O /点。 测出 P 1P 2连线与 MN 间的夹角 =30°

13、;, 玻璃砖的厚度 h =2.00cm.OO /两点间的距离 L =3.00cm,则玻璃砖的折射率为 n= (结果保留 3位有效数字 。 解:依题意作出光路如图所示。从图中可得出 sini=sin600=0.866.sin =6. 04/2/22=+L h L所以玻璃砖的折射率为:44. 16. 0866. 0sin sin =i n 13. 为了测定光在透明的有机玻璃中的传播速度, 实验室中可提供的器材有:矩形有机玻璃条 (长约 40cm 秒表、平行光光源、刻度尺、三角板、木板、白纸、大头针若等。已知真空中的光速是 c =3.00×108m/s.(1请求从上述器材中选出的必须的器材来测量光速。(2说明测量光速的方法和要测量的量,并给出计算光速的公式。解:(1选出的必须的器材有:矩形有机玻璃、刻度尺、