实验(一)测定玻璃的折射率(时间:45分钟,满分:100分)[命题报告·教师用书独具]知识点题号实验步骤的考查2、5实验数据处理1、3实验误差分析4创新实验设计61.测玻璃砖折射率的实验中测出了多组入射角θ1与折射角θ2,并作出了sinθ1sinθ2图象如图,则下列说法正确的是________.A.实验时,光线是由空气射入玻璃B.玻璃的折射率为0.67C.玻璃的折射率为1.5D.玻璃临界角的正弦值为0.67解析:由图可看出入射角θ1小于折射角θ2,因此,光线应该是由玻璃射入空气;则玻璃折射率n=sinθ2sinθ1=0.45-00.30-0=1.5,故sinC=1n=11.5=0.67,所以选项C、D正确.答案:CD2.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:①用图钉将记录光路的白纸固定在平板上;②手拿玻璃砖的毛面或棱,将其轻放在白纸上;③用铅笔环绕玻璃砖画出边界aa′和bb′;④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θ1分别为0°、30°、45°的入射光线;⑤用“插针法”分别得到各条入射光线的出射光线,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,量出各个折射角θ2;⑥按公式分别计算sinθ1sinθ2,取三个值的算术平均值.(1)以上步骤中有错误或不妥之处的是________;(2)应改正为____________________________________________________________________________________________________________________解析:(1)有错误或不妥之处的是③④⑤.(2)③中应先画出一条直线,把玻璃砖的一边与其重合,再使直尺与玻璃砖的界面对齐,移开玻璃砖后再画边界线;④中入射角要取0°以外的三组数据;⑤中大头针要竖直插牢,观察时看针脚是否在同一条直线上.答案:见解析3.(2013年广东高三质检)某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率,所用的玻璃砖两面平行.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________(填“大”或“小”)的玻璃砖来测量.解析:据题意可知入射角为(90°-θ1),折射角为(90°-θ2),则玻璃的折射率为n=sin90°-θ1sin90°-θ2=cosθ1cosθ2;玻璃砖越宽,光线在玻璃砖内的传播方向越容易确定,测量结果越准确.故应选用宽度大的玻璃砖来测量.答案:(1)cosθ1cosθ2或sin90°-θ1sin90°-θ2(2)大4.在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中,甲、乙、丙三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①、②和③所示,其中甲、丙两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(1)甲同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”).(2)乙同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”).(3)丙同学测得的折射率与真实值相比____________.解析:用图①测定折射率时,玻璃中折射光线偏折小了,所以折射角增大,折射率减小;用图②测折射率时,只要操作正确,与玻璃砖形状无关;用图③测折射率时,无法确定折射光线偏折的大小,所以测得的折射率可大、可小、可不变.答案:(1)偏小(2)不变(3)可能偏大、可能偏小、可能不变5.如图所示,画有直角坐标系xOy的白纸位于水平桌面上.M是放在白纸上的半圆形玻璃砖,其底面的圆心在坐标原点,直边与x轴重合.OA为画在纸上的直线,P1、P2为竖直地插在直线OA上的两枚大头针,P3是竖直地插在纸上的第三枚大头针,θ1是直线OA与y轴正方向的夹角,θ2是直线OP3与y轴负方向的夹角.只要直线OA画得合适,且P3的位置取得正确,测出角θ1和θ2,便可求得玻璃的折射率.某学生在用上述方法测量玻璃的折射率时,在他画出的直线OA上竖直地插上了P1、P2两枚大头针,但在y0的区域内,不管眼睛放在何处,都无法透过玻璃砖看到P1、P2的像,他应采取的措施是_______________________________.若他已透过玻璃砖看到P1、P2的像,确定P3位置的方法是___________________________________________________________________.若他已正确地测得了θ1、θ2的值,则玻璃的折射率n=________.解析:无法看到P1、P2的像是OA光线的入射角过大,发生全反射的缘故.P3能挡住P1、P2的像说明OP3是AO的折射光线.答案:另画一条更靠近y轴正方向的直线OA,把大头针P1、P2竖直地插在所画的直线上,直到在y0区域透过玻璃砖能看到P1、P2的像插上P3后,P3刚好挡住P1、P2的像sinθ2sinθ16.学校开展研究性学习,某研究小组的同学根据所学的光学知识,设计了一个测量液体折射率的仪器.如图所示,在一圆盘上,过其圆心O作两条互相垂直的直径BC、EF,在半径OA上,垂直盘面插下两枚大头针P1、P2,并保持P1、P2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P1、P2的像,并在圆周上插上大头针P3,使P3正好挡住P1、P2的像.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P3所插的位置,就可直接读出液体折射率的值,则:(1)若∠AOF=30°,OP3与OC的夹角为30°,则P3处所对应的折射率的值为________.(2)图中P3、P4两位置________处所对应的折射率值大.(3)作AO的延长线交圆周于K,K处所对应的折射率值应为________.解析:本题考查利用插针法测定液体的折射率和对折射率的理解.(1)根据折射定律n=sinθ1sinθ2,题中θ1=60°,θ2=∠AOF=30°,所以n=sin60°sin30°≈1.73.(2)图中P4对应的折射角大于P3所对应的折射角,所以P4对应的折射率大.(3)因A、O、K在一条直线上,入射角等于折射角,所以K处对应的折射率为1.答案:(1)1.73(2)P4(3)1