第2课时 测量玻璃的折射率建议用时:30分钟
1.(多选)[2022·台州一中月考] 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.入射角应尽量小些
C.大头针应垂直地插在纸面上
D.大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些
2.[2022·绍兴一中月考] (1)用“插针法”测定玻璃的折射率,如图甲所示,玻璃砖4个光学面A、B、C、D,其中A、C两面相互平行,实验中对于入射面和出射面的选择,下列说法正确的是 .
A.只能选用A、C两面
B.不能选用C、D两面
C.既可以选用A、C两面,也可以选用A、B两面
(2)在完成“测定玻璃的折射率”的实验后,同学们对“插针法”的适用范围进行了讨论,玻璃砖的形状如图乙所示,下列说法正确的是 .
A.“插针法”只能用于测梯形玻璃砖的折射率
B.“插针法”只能用于测梯形玻璃砖和三角形玻璃砖的折射率
C.测梯形玻璃砖、三角形玻璃砖和半圆形玻璃砖的折射率均可用“插针法”
3.[2022·衢州一中月考] 在“测定玻璃的折射率”实验中.
(1)下列给出的实验器材中,本实验不需要用到的有 .
A B C D
(2)另外一同学在用插针法测定矩形玻璃砖的折射率的实验中,在纸上画出的界面aa'、bb'与玻璃砖位置的关系如图所示,他们的其他操作均正确,且均以ad'、bb'为界面画光路图,测得的折射率与真实值相比 (填“偏大”“偏小”或“不变”).
4.某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率,所用玻璃砖的两面平行.正确操作后,作出的光路图及测出的相关角度如图所示.
(1)此玻璃的折射率计算式为n= (用图中的θ1、θ2表示).
(2)如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择,为了减小误差,应选用宽度较
(选填“大”或“小”)的玻璃砖来测量.
5.[2022·宁波中学月考] 在“测定玻璃的折射率”实验中,某同学经正确操作插好了4枚大头针,如图甲所示.
(1)下列做法正确的是 .
A.入射角越大,误差越小
B.在白纸上放好玻璃砖后,用铅笔贴着光学面画出界面
C.实验时既可用量角器,也可用圆规和直尺等工具进行测量
D.判断像与针是否在同一直线时,应该观察大头针的头部
(2)请在图乙中画出完整的光路图.
(3)对你画出的光路图进行测量和计算,求得该玻璃砖的折射率n= (保留3位有效数字).
(4)为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象,某同学做了两次实验,经正确操作插好了8枚大头针;如图丙所示.图丙中P1和P2是同一入射光线上的2枚大头针,其对应出射光线上的2枚大头针是P3和 (填“A”或“B”)上.
6.[2022·效实中学月考] (1)如图所示,某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中,先将白纸平铺在木板上并用图钉固定,玻璃砖平放在白纸上,然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa'和bb'.O为直线AO与aa'的交点.在直线AO上竖直地插上P1、P2两枚大头针.下面关于该实验的说法正确的是 .
A.插上大头针P3,使P3挡住P2和P1的像
B.插上大头针P4,使P4挡住P3、P2和P1的像
C.为了减小作图误差,P3和P4的距离应适当大些
D.为减小测量误差,P1、P2的连线与玻璃砖界面的夹角应越大越好
E.若将该玻璃砖换为半圆形玻璃砖,仍可用此方法测玻璃的折射率
(2)小朱同学在实验桌上看到方木板上有一张白纸,白纸上有如图甲所示的实验器材,他认为除了量角器外还缺少一种器材,请你写出所缺器材的名称: .
(3)为取得较好的实验效果,下列操作正确的是 .
A.必须选用上下表面平行的玻璃砖
B.选择的入射角应尽量小些
C.大头针应垂直地插在纸面上
D.大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些
(4)小朱同学在量入射角和折射角时,由于没有量角器,在完成了光路图以后,用圆规以O点为圆心,OA为半径画圆,交OO'延长线于C点,过A点和C点作垂直法线的直线分别交于B点和D点,如图丙所示,若他测得AB=7.5 cm,CD=5 cm,则可求出玻璃的折射率n= .
(5)某同学在纸上画出的界面aa'、bb'与玻璃砖位置的关系如图所示,他的其他操作均正确,且均以aa'、bb'为界面画光路图.则该同学测得的折射率测量值 (填“大于”“小于”或“等于”)真实值. 第2课时 测量玻璃的折射率
1.ACD [解析] 选用厚度较大一些的玻璃砖,则误差小,故A正确;为了减小测量的相对误差,选择的入射角应尽量大些,故B错误;大头针应垂直地插在纸面上,描绘光的传播方向准确,故C正确;大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些时,相同的距离误差引起的角度误差会减小,角度的测量误差会小些,故D正确.
2.(1)C (2)C
[解析] (1)根据插针法测玻璃砖折射率的实验原理和实验步骤可知,实验时可以用A、C两面,或用C、D两面,或用A、B两面进行实验,故选C.
(2)只要操作正确,任何形状的玻璃砖均可用“插针法”测量折射率,故选C.
3.(1)A (2)偏小
[解析] (1)用插针法测量折射率,在实验中需要确定界面、入射角和折射角,所以需要的器材有:玻璃砖一块,大头针四枚,白纸一张,直尺一把,还需要量角器、图钉和三角板.故B、C、D不符合题意,A符合题意.
(2)如图同学测定折射率时,作出的折射光线如图所示,可见折射角增大,则由折射定律n=可知,测得的折射率n将偏小.
4.(1) (2)大
[解析] (1)由图可以看出,入射角为90°-θ1,折射角为90°-θ2,根据光的折射定律可得,玻璃的折射率为n==.
(2)玻璃砖宽度较大时,在画光路图时误差较小,为了减小误差,玻璃砖应选用宽度较大的.
5.(1)C (2)如图所示 (3)1.54 (4)A
[解析] (1)入射角尽量大些,折射角也会大些,折射现象较明显,角度的相对误差会减小,但要注意并不是入射角越大越好,应适度,故A错误;为了防止弄脏玻璃砖,不能用铅笔贴着光学面画出界面,故B错误;实验中需要测角度时即可用量角器,也可用圆规和直尺等工具进行测量,故C正确;判断像与针是否在同一直线时,应该观察大头针的整个部分,不能只观察其头部,故D错误.
(3)由图可知,取小方格的边长为单位长度,则sin i==0.804、sin r==0.521、n===1.54.
(4)光线经由P1P2射入后光路图如图所示,第一次折射时入射角大于折射角,第二次折射在玻璃砖内向空气中折射,折射角要大于入射角,出射光线要远离法线,由图可知经由P3A的出射光线符合事实,而经由P3B的出射光线靠近法线不符合事实,故对应的出射光线上的2枚大头针是P3和A上.
6.(1)ABCE (2)刻度尺 (3)CD (4)1.5 (5)小于
[解析] (1)确定P3大头针的位置的方法是插上大头针P3,使P3挡住P1、P2的像.确定P4大头针的位置的方法是插上大头针P4,使P4挡住P1、P2的像和P3,故A、B正确;折射光线是通过隔着玻璃砖观察成一条直线确定的,大头针间的距离太小,引起的角度会较大,故P3、P4之间的距离适当大些,可以提高准确度,故C正确;P1、P2的连线与玻璃砖界面的夹角适当小些,折射角也会大些,折射现象较明显,角度的相对误差会减小,故D错误;本实验中采用挡像法进行测量,对于半圆形玻璃砖同样可以确定入射光线和折射光线,故可以确定折射率,故E正确.
(2)除量角器之外,缺少的器材为刻度尺.
(3)测玻璃的折射率的原理是折射玻璃上下表面不平行也能测出折射率,故A错误;选择的入射角应尽量大一些,以减小测量误差,故B错误;大头针应垂直地插在纸面上,防止产生误差,故C正确;大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些,可减小确定光线时产生的误差,故D正确.
(4)玻璃的折射率n=====1.5.
(5)如图所示,分别作出实际光路图(图中实线)和以aa'、bb'为界面、以大头针留的痕迹作为出射光线画的实验光路图(图中虚线),比较实际光路图的折射角与实验光路图的折射角关系可知,折射角测量值偏大,则折射率偏小.
