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实验十三测定玻璃的折射率知识巩固练1.(1)如图所示,用插针法测定玻璃砖折射率的实验中,下列说法中正确的是()A.若P1、P2的距离较大时,通过玻璃砖会看不到P1、P2的像B.为减少测量误差,P1、P2的连线与法线NN'的夹角应尽量小些C.为了减小作图误差,P3和P4的距离应适当取大些D.若P1、P2的连线与法线NN'夹角较大时,有可能在bb'面发生全反射,所以在bb'一侧就看不到P1、P2的像(2)在该实验中,光线是由空气射入玻璃砖,根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图线如图所示,从图线可知玻璃砖的折射率是________.
(3)该实验小组选取了操作正确的实验记录,在白纸上画出光线的径迹,以入射点O为圆心作圆,与入射光线P1O、折射光线OO'的延长线分别交于A、B点,再过A、B点作法线NN'的垂线,垂足分别为C、D点,如图甲所示,则玻璃的折射率n=________(用图中线段的字母表示);进一步测得所需数据分别为1.68cm和1.12cm,则该玻璃砖的折射率数值为________.
(4)在用针插法测定玻璃砖折射率的实验中,甲、乙二位同学在纸上画出的界面aa'、bb'与玻璃砖位置的关系分别如图乙中①、②所示,其中甲同学用的是矩形玻璃砖,乙同学用的是梯形玻璃砖.他们的其他操作均正确,且均以aa'、bb'为界面画光路图.则甲同学测得的折射率与真实值相比____(填“偏大”“偏小”或“不变”);乙同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”).
【答案】(1)C(2)1.5(3)ACBD1.5(4)【解析】(1)根据光路可逆性原理可知,光线一定会从下表面射出,光线不会在玻璃砖的内表面发生全反射,则即使P1、P2的距离较大,通过玻璃砖仍然可以看到P1、P2的像,A错误;为减少测量误差,入射角应适当大一些,则P1、P2的连线与法线NN'的夹角应尽量大些,B错误;为了减小作图误差,P3和P4的距离应适当取大些,C正确;由几何知识可知,光线在上表面的折射角等于下表面的入射角,根据光路可逆性原理可知,光线一定会从下表面射出,折射光线不会在玻璃砖的下表面发生全反射,D错误.(2)由折射率公式,即n=sinθ1sinθ2,代入数据,可得(3)设圆的半径为r,入射角为α,则有sinα=ACr;折射角为β,则有sinβ=BDr.故可得玻璃的折射率为n=ACBD.当测得所需数据分别为1.68cm和1.12cm,则该玻璃砖的折射率数值为n=(4)图①甲同学测定折射率时,作出的折射光线如下图中虚线所示,实线表示实际光线,可见折射角增大,则由折射定律可知,折射率将偏小;图②测折射率时,主要操作正确,与玻璃砖形状无关,故乙同学测得的折射率与真实值相同.综合提升练2.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.如图所示,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P1、P2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,然后在图中右上方区域观察P1、P2,在圆弧EC部分插上P3,使P3挡住P1、P2的像.同学们通过计算,预先在圆弧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.(1)若∠AOF=30°,OP3与OC之间的夹角为30°,则P3处所对应的折射率的值为________.
(2)图中P3、P4两处,对应折射率大的是________.
(3)作AO的延长线交圆周于K,K处对应的折射率为________.
【答案】(1)1.73(或3)(2)P4(3)1【解析】(1)根据折射定律n=sinθ1sinθ2,题中θ1=60°,θ2=∠AOF=30°,所以(2)在折射角相同的情况下,图中P4对应的入射角大于P3所对应的入射角,所以P4对应的折射率大.(3)因A、O、K在一条直线上,折射角等于入射角,所以K处对应的折射率应为1.3.某同学为了测量截面为正三角形的玻璃三棱镜的折射率,先在白纸上放好三棱镜,在棱镜的左侧插上两枚大头针P1和P2,然后在棱镜的右侧观察到P1和P2的像,当P1的像恰好被P2的像挡住时,插上大头针P3和P4,使P3挡住P1、P2的像,P4也挡住P1、P2的像,在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图所示.(1)在图中画出对应的光路.(2)为了测出三棱镜玻璃材料的折射率,若以AB为分界面,需要测量的量是__________________________,在图上标出它们.
(3)三棱镜玻璃材料折射率的计算公式是n=______.
(4)若在描绘三棱镜轮廓的过程中,放置三棱镜的位置发生了微小的平移(移至图中的虚线位置,底边仍重合),若仍以AB为分界面,则三棱镜玻璃材料折射率的测量值________(填“大于”“小于”或“等于”)真实值.
【答案】(1)见解析图(2)入射角θ1、折射角θ2(3)sinθ1sinθ2【解析】(1)光路图如图所示.(2)若以AB为分界面,需要测量的量为入射角θ1、折射角θ2.(3)该三棱镜玻璃材料的折射率的
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