4.2 测定玻璃的折射率 突破训练 Word版含答案

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.某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率，实验后留下的痕迹如图所示。设AB的长度为l1，AO的长度为l2，CD的长度为l3，DO的长度为l4，为较方便地表示出玻璃砖的折射率，只需用刻度尺测量________和________(均选填“l1”“l2”“l3”或“l4”)，则玻璃砖的折射率可表示为________。
解析：根据折射定律可知，玻璃砖的折射率为n＝，其中i为入射角，r为折射角；由题图可知，sin i＝，sin r＝，显然OB、OC为圆半径，有OB＝OC，解得n＝，所以需要用刻度尺测量l1和l3，则n＝。
答案：l1　l3　n＝
3.如图所示是利用插针法测定玻璃砖的折射率的实验留下的痕迹。玻璃砖的入射面AB和出射面CD并不平行，则：
(1)出射光线与入射光线________(填“仍平行”或“不再平行”)。
(2)以入射点O为圆心，以R＝5 cm为半径画圆，与入射光线PO交于M点，与折射光线OQ交于F点，过M、F点分别向法线作垂线，测得MN＝1.68 cm，EF＝1.12 cm，则该玻璃砖的折射率n＝________。
解析：(1)由于玻璃砖的入射面AB和出射面CD不平行，两处界面的法线不再平行，所以出射光线与入射光线不再平行。
(2)该玻璃砖的折射率
n＝＝＝＝＝1.5。
答案：(1)不再平行　(2)1.5
4.(2019·福建师大附中检测)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)
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：如图所示，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，它的直径与直线MN重合，在垂线AB上插两枚大头针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，从而求出玻璃砖的折射率。实验中提供的器材有半圆形玻璃砖、木板、大头针、量角器等。
(1)某同学用上述方法测量玻璃砖的折射率，他在画出的垂线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，为同时看到P1、P2的像，他应采取的措施是__________________________。
(2)在采取相应措施后，请在图中半圆形玻璃砖的右侧画出所插大头针的可能位置，并用“×”表示，作出光路图。
(3)为计算折射率，将应测量的物理量标注在光路图上，并由此得出折射率的计算公式为n＝________。
解析：(1)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，是因为过P1、P2的入射光线离圆心较远，在半圆形面发生了全反射，为同时看到P1、P2的像，他应采取的措施是：沿着NM方向平移玻璃砖。
(2)光路图如图所示。
(3)为计算折射率，应测量出光线的入射角和折射角，标注如图中r、i所示；由折射定律可得，折射率的计算公式为n＝。
答案：(1)沿着NM方向平移玻璃砖
(2)见解析图　(3)见解析图