高考物理一轮复习课时检测七十八测定玻璃的折射率含解析新人教版

测定玻璃的折射率

1．如图所示，一半圆形玻璃砖外面插上P1、P2、P3、P4四枚大头针时，P3恰可挡住P1、P2所成的像，P4恰可挡住P3本身及P1、P2所成的像，则该玻璃砖的折射率n＝________。有一同学把大头针插在P1′和P2′位置时，沿着P4、P3的方向看不到大头针的像，其原因是________________________________________________________。

解析：由题图可知，当光线由玻璃砖进入空气时，入射角θ1＝30°，折射角θ2＝60°，由光路的可逆性知，折射率n＝＝，当光由玻璃砖进入空气时，若θ1≥C，则光发生全反射，而sin C＝＝，当大头针插在P1′、P2′时，入射角θ1＝60°>C，经过P1′P2′的光线在MN处发生全反射，所以看不到大头针的像。

答案：　经过P1′P2′的光线在MN处发生全反射

2. (1)实验室有一梯形玻璃砖，某同学想用“插针法”测定玻璃的折射率。玻璃砖有4个光学面A、B、C、D，如图甲所示，其中A、C两面相互平行，实验中该同学对入射面和出射面的认识正确的是________。

A．只能选用A、C两面

B．可以选用A、B两面

C．不能选用B、D两面

(2)该同学在选用A、C两面进行实验时，正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图乙所示。此玻璃的折射率计算式为n＝________(用图中的θ1、θ2表示)。

解析：(1)应用插针法测玻璃的折射率实验时，可以用A、C两面，A、B两面，A、D两面或B、D两面进行实验，故B正确。

(2)折射角和入射角都是光线与法线的夹角，故玻璃的折射率n＝＝。

答案：(1)B　(2)

3.如图所示，某同学用“插针法”测定一块两面不平行的玻璃砖的折射率，以下是几个主要操作步骤：

a．在平木板上固定白纸，将玻璃砖放在白纸上；

b．用笔沿玻璃砖的边缘画界面AA′和BB′(如图甲所示)；

c．在AA′上方竖直插针P1、P2；

d．在BB′下方竖直插针P3、P4，使P1、P2、P3、P4在一条直线上如图甲。

(1)以上步骤有错误的是________(填步骤的字母代号)。

(2)改正了错误操作并进行正确的操作和作图后，该同学作出的光路图如图乙所示，其中P1P2垂直于AA′，测量出了θ、β的角度，则该玻璃砖的折射率n＝________。

解析：(1)由用“插针法”测定玻璃砖的折射率实验中的注意事项可知，不能用玻璃砖的光学边界面(即边缘)代替直尺，可知b步骤错误；在BB′下方竖直插针P3、P4时，应使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3本身及P1、P2的像，由于AA′与BB′不平行，可知P3、P4所在直线与P1、P2所在直线不平行，且不在同一直线上，故d步骤错误。

(2)由题图乙易得，n＝＝。

答案：(1)bd　(2)

4．用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时，先在白纸上放好圆弧状玻璃砖，在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1、P2，然后在玻璃砖的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和P4，使P3挡住P1和P2的像，P4挡住P3本身及P1和P2的像，在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓，如图甲所示，其中O为两圆弧圆心，图中已画出经过P1、P2点的入射光线。

(1)在图甲上补画出所需的光路。

(2)为了测出玻璃的折射率，需要测量入射角i和折射角r，请在图甲中的AB分界面上画出这两个角。

(3)用所测物理量计算折射率的公式为n＝____________。

(4)为了保证在弧面CD得到出射光线，实验过程中，光线在弧面AB的入射角应适当____________(填“小一些”或“大一些”)。

(5)多次改变入射角，测得几组入射角和折射角，根据测得的入射角和折射角的正弦值，画出了如图乙所示的图像，由图像可知该玻璃的折射率n＝__________。

解析：(1)连接P3、P4并使其连线与CD交于一点，此交点即光线从玻璃砖中射出的位置，由于P1、P2的连线与AB的交点即光线进入玻璃砖的位置，连接两交点即可作出玻璃砖中的光路，如图所示。

(2)连接O点与光线在AB上的入射点即法线，作出入射角i和折射角r如图所示。

(3)由折射定律可得n＝。

(4)为了保证能在弧面CD得到出射光线，实验过程中，光线在弧面AB的入射角应适当小一些，才不会使光线在弧面CD上发生全反射。

(5)图像的斜率k＝＝n，由题图乙可知斜率为1.5，即该玻璃的折射率为1.5。

答案：(1)见解析图　(2)见解析图　(3)

(4)小一些　(5)1.5

5.某研究性学习小组利用插针法测量半圆形玻璃砖的折射率。实验探究方案如下：在白纸上作一直线MN，并作出它的一条垂线AB，将半圆形玻璃砖(底面的圆心为O)放在白纸上，它的直边与直线MN对齐，在垂线AB上插两个大头针P1和P2，然后在半圆形玻璃砖的右侧插上适量的大头针，可以确定光线P1P2通过玻璃砖后的光路，从而求出玻璃的折射率。实验中提供的器材除了半圆形玻璃砖、木板和大头针外，还有量角器等。

(1)某同学用上述方法测量玻璃的折射率，在他画出的垂线AB上竖直插上了P1、P2两枚大头针，但在半圆形玻璃砖的右侧区域内，不管眼睛在何处，都无法透过玻璃砖同时看到P1、P2的像，原因是_______________________________________________________

________________________________________________________________________。

他应采取的措施是将半圆形玻璃砖沿MN线________(填“上移”或“下移”)。

(2)为了确定光线P1P2通过玻璃砖后的光路，最少应插________枚大头针。请在半圆形玻璃砖的右侧估计所插大头针的可能位置，并用“×”表示，作出光路图。

(3)为了计算折射率，应该测量的量(在光路图上标出)有________，计算折射率的公式为n＝________。

解析：(1)不能同时看到P1、P2的像的原因是光线沿P1P2垂直界面进入半圆形玻璃砖后到达圆弧面上的入射角大于临界角，发生全反射现象，光不能从圆弧面折射出来，解决方法为沿MN向上移动半圆形玻璃砖，使到达圆弧面上的光线的入射角小于临界角。

(2)作出光路图如图所示。由图可知，只需要1枚大头针就可以确定出折射光线。

(3)为了计算折射率，应该测量的量有入射角i和折射角r，计算折射率的公式为n＝。

答案：(1)光线在玻璃砖内圆弧面上发生全反射现象　上移　(2)一　光路图见解析　

(3)入射角i、折射角r