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- 2021-06-01 发布
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高二物理试验:测定玻璃的折射率人教版
【同步教育信息】
一. 本周教学内容:
试验:测定玻璃的折射率
本章小结
本章检测
二. 知识要点:
l. 理解利用插针法确定光路的原理。
2. 了解实验步骤和实验操作中的注意事项。
3. 会根据实验结果作出光路。求出对应的玻璃砖的折射率。
三. 知识结构:
四. 重点、难点辨析:
1. 为了减小测量角度的相对误差,同时减小由于大头针的像发生畸变而产生的定位误差,入射光线与玻璃砖之间的夹角不能太大,又不能太小。一般取在15°~75°之间为宜。玻璃砖宽度在5cm以上为宜,两根大头针之间的距离大些为宜。
2. 确定了玻璃界面和光路后。可以采用两种方法计算玻璃砖的折射率:① 可用量角器测量入射角和折射角。由折射定律公式来计算折射率。② 经过入射点画出玻璃界面的法线。以入射点O为圆心,适当长度为半径画圆,入射光线、折射光线与圆周交于A和B。由点A、B向法线作垂线。分别交法线于、点。如图所示,测出垂线的长度和。则玻璃的折射率可表示为。
3. 如果玻璃界面确定得不准确,会给测量结果造成一定的误差,如图所示。若画出的两界面间距离偏大(图中是实际界面的位置,是画出的界面),很容易看出,这时折射角的测量值偏大,会造成折射率的测量值偏小;如果画出的两界面间距离偏小,则情况与上述恰好相反。
【典型例题】
[例1] 作测定玻璃折射率的实验时,在纸上画出玻璃砖的两个平行界面ab、cd时,由于避免笔尖触及玻璃砖,而画成下图中的和,即都向外平移了一些。作光路图时n能将折射点确定在和。那么这种误差将使测算出的折射率( )
A. 大于其真实值
B. 小于其真实值
C. 不受影响,仍等于其真实值
D. 条件不足,无法进行判定
解析:按图中插针位置画出正确和有误差的光路图。如下图所示,易判定画出的折射角大于其真实值,从而使求出的n值偏小。
答案:B
[例2] 将直角坐标和等腰直角三棱镜ABO如下图所示放置,腰长为16cm。为了测棱镜这种物质的折射率。从OB边的D点注视A棱,发现A棱的视位置在C点,在D、C两点插上大头针。取走棱镜。若O、C两点的位置坐标分别为(0,12)和(9,0),由此可求得棱镜的折射率为 。
答案:1.33
【模拟试题一】
1. 用插针法测定玻璃折射率时。有四条入射光线a 、b、c、d,若经玻璃砖折射后的出射光线是OA。如图1所示,则该实验中用的入射光线应是( )
A. 光线a B. 光线b
C. 光线c D. 光线d
图1
2. 某组同学用插针法测平行玻璃砖的折射率,记录下入射、折射、出射线后,以入射点O为圆心画单位圆,用直尺测得有关线段的长度,如图2所示,则下面四个表达式中,正确表达折射率的关系式是( )
图2
A. B. C. D.
3. 用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中,在已画好玻璃砖界面和后,不慎将玻璃砖向上平移了一些,放在了如图3所示位置上,而实验中的其他操作均正确,则测得的折射率将( )
A. 偏大 B. 偏小 C. 不变 D. 无法确定
图3
4. 在“测定玻璃的折射率”的实验中,若所使用的玻璃砖两表面和不平行,如图4所示,则测得的折射率将( )
A. 偏大 B. 偏小 C. 不变 D. 无法确定
图4
5. 某学生做“测定玻璃的折射率”实验时,已得到玻璃砖(下图中的MNPQ)的实验光路图,后来被人在MN一侧多画了几道“光线”,如图5所示,试指出a、b、c、d中, 线才是实验中得到的光线。
图5
6. 如图6所示,在“测定玻璃折射率”的实验中。对—块两面平行的玻璃砖,用“插针法”找出入射光线对应的出射光线,现有A、B、C、D四位学生分别作出如图1的四组插针结果。从图上看:(1)肯定把针插错了的学生是 ;(2)测量结果准确度最高的是 ;
图6
【模拟试题二】
一. 选择题
1. 医院外科手术室的无影灯所以不会留下影子,这是因为( )
A. 无影灯发出的光具有特殊的不会产生影子的性质
B. 发出的光能够改变传播方向
C. 无灯的光源发光面积很大,不会使被照的人体产生半影
D. 无影灯的光源发光面很大,不会留下被照人体的本影
2. 斜插入水的筷子与竖直方向成45°角,由空气中向下观察,看到筷子在水中的部分与竖直方向所成的角为,则( )
A. <45° B. >45° C. =45° D. 条件不足不能确定
3. 如图7(甲)表示一条光线由空气射到半圆形玻璃表面的圆心O处,在玻璃砖的半圆形表面镀有银反射面,则图7(乙)中几个光路图,正确、完整地表示光线行进过程的是( )
图7
4. 红光和紫光相比( )
A. 在真空中传播时,紫光的速度比较大
B. 在玻璃中传播时,红光的速度比较大
C. 玻璃对红光的折射率比紫光大
D. 从玻璃到空气的界面上,红光的临界角较紫光大
5. 如图8所示,在水面以下有一平面镜水平放置,一束白光由空气垂直射向水面。现让平面镜绕过入射点的水平轴转动,要使该光束不会从水中射出水面。若红光的临界角为,紫光的临界角为小则平面镜转过的角度不能小于( )
A. B. C. D.
图8
6. 如图9所示, 根长度为的直薄木条上有两个观察x小孔,两个小孔之间的距离为d,d恰好是一个人两眼之间的距离。当木条水平放置时,此人通过两观察孔看见此木条在水平放置的平面镜M中完整的像,那么选用的平面镜的宽度至少是( )
A. B. C. D.
图9
二. 填空题
7. 水平桌面上有一个乒乓球,沿着桌边有一个平面镜。已知当乒乓球向桌边垂直移动时,它的像将沿竖直方向向上移动,则平面镜镜面与水平桌面间的交角应是 。
8. 一束光从空气射到某种介质的表面上,入射光线与折射光线间的夹角是150°。折射光线和反射光线成90°角,则这种介质的折射率是 ,光在这种介质中的传播速度为
,当光从此介质射入空气时,发生全反射的临界角的正弦为 。
9. 空中有一只小鸟距水面3m。其正下方距离水面4m深处的水中有一条鱼,已知水的折射率为,则鸟看到鱼离它 m,鱼看到鸟离它 m。
10. 如图10所示,光线投射到折射率为的玻璃球上,入射角为60°,射人球体的光线经过—次反射后,再经过一次折射从球体射出。则射出光线与入射光线之间的夹角为 。
图10
11. 在测定玻璃砖折射率实验中,大头针P1、P2已插好在图11中所示的直线AB上大
头针P3、P4,则可能插在 。(填写序号:① AB延长线上;② 直线MN上;③ 直线OP上)
图11
三. 计算论述题
12. 如图12所示是一透明的圆柱体的横截面。其半径为R,折射率是,AB是—条直径。今有一束平行光沿AB方向射向圆柱体,试求离AB多远的入射光线经折射后经过B点。
图12
13. 如图13所示。MN为厚度不计的平面镜,放在水平地面上。距离平面镜M端4m处有一根标杆OP,标杆的零刻度O恰在地面,距平面镜N端2m处直立着一个人SD,人眼离地面的高度为SD=1.8m,平面镜的长度MN=1m,标杆足够长。(1)人看到平面镜中的标杆。不能看到标杆的全部.画出能被人看到的像的标杆部分的成像光路。写出作图过程;(2)人看到平面镜中标杆的最小刻度和最大刻度是多少 ?
图13
14. 如图14所示,一块用折射率为2的玻璃砖制成的横截面为圆的透明柱体,圆半径为6cm,当一束单色光垂直照到Oa面上时,从右侧观看在ab圆弧上不亮的弧长为多少?
图14
15. 如图15所示,放在空气中的直角三棱镜ABC,∠A=30°。一单色细光束垂直AB面射入棱镜,光线从AC边的D点射出时.比原来行进的方向偏折了15°若要使细光束仍由AB边射入,并在D点发生全反射.求细光束从AB边射入时的入射角至少应是多大。(可用反三角函数表示)
图15
16. 半径为R的玻璃半圆柱体,圆心为O。横截面积如图16所示。两条平行单色红光沿截面射向圆柱面,方向与底面垂直,光线l的入射点A为圆柱体的顶点,光线2的入射点
为B。∠AOB=60°。已知该玻璃对红光的折射率n=。
(1)求两条光线经柱面和底面折射后的交点与O点的距离d;
(2)若入射的是单色蓝光,则距离d将比上面求得的结果大还是小。
图16
【试题答案一】
1. C 2. B 3. C 4. C 5. d 6.(1)B;(2)D
【试题答案二】
1. D 2. B 3. D 4. B、D 5. A 6. D 7. 45°
8. 1.732,1.732×108m/s,0.577
9. 6,8 10. 180° 11. ③ 12. R
13.(1)略;(2)2.4m, 4.5m
14. 6.28cm 15. 16.(1);(2)d变小
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