高中物理 第四章 光 第二节 测定介质的折射率自我小测 粤教版选修34最新整理.docx

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高中物理第四章光第二节测定介质的折射率自我小测粤教版选修3-4

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测定介质的折射率

1光线透过空气中的平行平面厚玻璃板，图4－2－8所示的四种情况中正确的是（　　）

图4－2－8

2在用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中，其实验光路如图4－2－9所示，对实验中的一些具体问题，下列意见正确的是（　　）

图4－2－9

A．为了减少作图误差,P3和P4的距离应适当取大些

B．为了减少测量误差,P1、P2的玻璃砖界面的夹角应取大一些

C．若P1、P2的距离较大时，通过玻璃砖会看不到P1、P2的像

D．若P1、P2连线与法线NN′交角较大时,有可能在bb′面就发生全反射，所以在bb′一侧就看不到P1、P2的像

3某同学做测定玻璃的折射率的实验,操作时将玻璃砖的界线aa′、bb′画好后误用另一块宽度稍窄的玻璃砖，如图4－2－10所示虚线，实验中除仍用原界线外，其他操作都正确，则测玻璃的折射率将（　　）

图4－2－10

A．偏大　　　　　B．偏小　　　　　C．不影响结果　　　D．不能确定

4某同学做“测定玻璃的折射率”实验时,已得到对一块平行玻璃砖（图中MNQP）的实验光路图，因未及时处理数据，过一段时间后拿出原图一看,不知被谁在MN一侧多画了几道“光线”，如图4－2－11所示，则a、b、c、d中，________线才是他实验中得到的光线．

图4－2－11

5在测定玻璃的折射率的实验中，若所用的玻璃砖的两个表面aa′和bb′严重不平行，如图4－2－12所示，则（　　）

图4－2－12

A．和bb′平行于aa′时一样能顺利地完成测定n的目的

B．当入射角大于某一数值时，光线将在bb′界面发生全反射，使玻璃砖内的光路无法确定

C．即使在发生上述全反射时,仍可以用插针法确定玻璃砖内的光路

D．用两面平行的玻璃砖，当入射角足够大时也会在bb′界面发生全反射，使玻璃砖内的光路无法确定

6与其他实验类似，本实验为了消除偶然误差，应换用不同的多个入射角做实验,最后求出折射率的平均值．在处理数据时，可以sinr为横轴,sini为纵轴，画实验图象，所画的图象应是________线，该图象的________是玻璃的折射率的平均值．

7测定玻璃砖折射率的实验如图4－2－13所示，把玻璃砖放在白纸上之前应先在纸上画好图上的三条直线,它们分别是________、________、________，最后按正确的要求插上大头针P3、P4,P3、P4的位置决定了光线________的方位，从而确定了折射光线________的方向．

图4－2－13

8如图4－2－14所示，用某种透光物质制成的三棱镜ABC；在垂直于AC面的直线MN上插两枚大头针P1、P2,在AB面的左侧透过棱镜观察大头针P1、P2的像，调整视线方向,直线P1的像________，再在观察的这一侧先后插上两枚大头针P3、P4,使P3________,P4________。

记下P3、P4的位置，移去大头针和三棱镜，过P3、P4的位置作直线与AB面相交于D，量出该直线与AB面的夹角为45°;则该透光物质的折射率n＝________，请在图中画出正确完整的光路图．

图4－2－14

9一位同学模仿用玻璃砖测定玻璃折射率的方法，改用玻璃三棱镜测定如图4－2－15所示玻璃的折射率，主要步骤如下:

图4－2－15

A．在白纸上放一玻璃三棱镜并画出它的三边AB、BC、CA；

B．以AB为界面画一条线段DO作为入射光线，并在DO上竖直地插上两枚大头针P1和P2；

C．在AC的一侧竖直地插大头针P3时，用眼睛观察并调整视线,要使P3能同时挡住P1和P2的像；

D．同样在AC的一侧再竖直地插上大头针P4时，用眼睛观察并调整视线，要使P4同时能挡住P3和P1、P2的像；

E．记下P3、P4的位置，移去玻璃三棱镜，过P3、P4引直线O′E与AC交于O′，过O点画界面AB的法线NN′.

你能否根据他的实验记录求出玻璃的折射率呢?

如果能，请你在图上标出入射角和折射角，并用三角函数值表示玻璃的折射率．

10某同学由于没有量角器，他在完成了光路图以后，以O点为圆心，10.00cm为半径画圆，分别交线段OA于A点,交OO′连线的延长线于C点，过A点作法线NN′的垂线AB交NN′于B点,过C点作NN′的垂线CD交NN′于D点，如图4－2－16所示．用刻度尺量得OB＝8.00cm，CD＝4。

00cm，由此可得出玻璃的折射率n＝________.

图4－2－16

11为了测定光在透明的有机玻璃中的传播速度,实验室中可提供的器材有：

矩形有机玻璃砖（长约40cm）、秒表、平行光光源、刻度尺、三角板、白纸、大头针若干等．已知真空中的光速是c＝3.00×108m/s.

（1）请从上述器材中选出必需的器材来测量光速．

（2）说明测量光速的方法和要测量的量，并给出计算光速的公式．

12半径为R的玻璃半圆柱体，横截面积如图4－2－17所示，圆心为O，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1的入射点A为圆柱面的顶点，光线2的入射点为B，∠AOB＝60°，已知该玻璃对红光的折射率n＝

.

图4－2－17

（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？

参考答案

1解析：

光线从空气中射入玻璃时，是由光疏介质至光密介质，入射角i应大于折射角,即i＞r，透过玻璃板后，出射光线应该与入射光线平行,即i′＝i，光线发生了侧移．

根据以上的分析，可知B是正确的,其余各图都不符合分析得出的结论．

答案：

B

2解析：

实验时,尽可能将大头针竖直插在纸上，且P1和P2之间，P2与O点之间，P3与P4之间,P3与O′之间距离要稍大一些，入射角θ1应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜太大，也不宜太小．

答案：

AB

3解析:

对测量结果有影响，会使测定的折射率比真实的折射率偏小．由于所画玻璃的宽度比实际宽度大，使入射点O向左移，折射点向右移．使得所画的折射角r′比实际折射角r偏大，如右上图所示,因为n＝

所以测得折射率偏小．

答案：

B

4解析：

出射光线和入射光线应平行，因此入射光线不会是d，如图所示，根据光路图,出射光线O′B相对入射光线AO向左下方侧移，因此,题中符合条件的入射光线是C。

答案：

C

5解析：

aa′与bb′不平行,仍可用插针法测玻璃砖的折射率．因为能否正确地测出n值，取决于第一次折射的入射角i1和折射角r1的测量是否准确，而i1和r1的测量是否准确取决于两点：

一是玻璃中的光路是否准确;二是作两次折射的法线时，是否保证了法线和玻璃的两平面垂直．如果玻璃中的光路是准确的，每条法线都与发生折射的平面垂直,就可以准确地测出折射率．但从bb′界面出射的光线不再与从aa′界面入射的光线平行了．

当入射角大于某一数值时,光线将在bb′界面上发生全反射，使光线不能从bb′界面射出,故此时不能用插针法确定玻璃砖内的光路．如果要完成测量任务，必须使第一次入射的入射角较小．

当用两面平行的玻璃砖时，无论入射角为多大，也不会在bb′界面上发生全反射，因为光能从空气中折射入玻璃中．根据光路可逆，光也可折射出去，故A、C、D错，选B.

答案:

B

6解析：

所画的图象应是一条过坐标原点的倾斜直线，因为对于确定的玻璃砖,当sini增大，sinr也随之增大，但比值为一恒量,其比值为此直线的斜率（tanα＝n＝

），也为玻璃的折射率的平均值．

答案：

直线　直线的斜率

7解析：

理解光的折射原理，能够分清入射光线、法线、折射光线所在的位置，结合图中的几何图形，对实验进行数据分析．

答案：

aa′　NN′　AO　OO′　BO′

8解析：

通过作图找出BC面上的反射点、AB面上的出射点,则由几何知识可得各角的大小如下图所示,则n＝

＝

，其实验原理与用两面平行的玻璃砖相同，故P1的像让P2的像挡住，P3挡住P1、P2的像，P4应挡住P3以及P1、P2的像．

根据题意以及光的反射定律和折射定律正确作出光路图,由几何关系找出入射角和反射角,并利用光路的可逆性即可算出物体的折射率．

答案:

让P2的像挡住　挡住P1、P2的像　挡住P3以及P1、P2的像　

9解析：

该同学采用的方法是插针法,实验方法及步骤正确，光路图也准确无误，故可测出折射率．

利用插针法确定光的入射点及出射点，进而就确定了入射光线和折射光线，这种方法不仅适用于玻璃砖，同时对三棱镜、圆柱体等也是适用的．

答案：

能　θ1＝∠DON为入射角，θ2＝∠O′ON′为折射角　n＝

10解析:

由折射定律得n＝

＝

因为OA＝OC,

所以n＝

＝

＝

＝1。

5.

答案：

1.5

11解析：

所需器材有：

矩形有机玻璃条、刻度尺、木板、白纸和大头针．用插针法得出光通过有机玻璃条的光路，如下图所示,在空气和有机玻璃的界面上,AO是入射光线，OB是折射光线,作出法线ON。

取OA′＝OB′，作A′E⊥ON,B′F⊥ON，测出A′E和B′F.折射率n＝

＝

＝

则有机玻璃中的光速v＝

c。

答案：

（1）矩形有机玻璃条、刻度尺、木板、白纸和大头针

（2）略　v＝

c

12解析：

（1）如下图所示，i1＝60°,r1＝30°,i2＝30°，r2＝60°,光线1不发生偏折．

OC＝

＝

d＝

＝

。

（2）玻璃对蓝光折射比红光大，蓝光偏折更明显,故d变小．

答案：

（1）

（2）小