- 光的折射
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如图是“测定玻璃的折射率”实验结果的一张记录图。
(1)表示实物的符号:C是___________,P1、P2、P3、P4是___________。
(2)根据实验记录在图中完成光路图。
(3)若提供量角器,则必测的量是___________,被测玻璃的折射率的表达式n = ___________。
正确答案
(1)玻璃砖,大头针
(2)“略”
(3)入射角i、折射角γ,
在做测定玻璃折射率的实验时:
(1)甲同学在纸正确画出玻璃的两个界面ab和cd时不慎碰了玻璃砖使它向ab方向平移了一些,如图甲所示,其后的操作都正确,但画光路图时,将折射点确定在ab和cd上,则测出的n值将______.(填”偏小、不变、偏大”)
(2)乙同学为了避免笔尖接触玻璃面,画出的a′b′和c′d′都比实际侧面外侧平
移了一些,如图乙所示,以后的操作都是正确的,画光路时将入射点和折射点都确定在a′b′和c′d′上,则测出的n值将______.(填”偏小、不变、偏大”)
正确答案
(1)作出光路图如图所示,实线是实际的光路,虚线是作图的光路,由几何知识可知,入射角与折射角没有误差,则由折射定律n=可知,测出的n值将不变.
(2)作出光路图如图所示,实线是实际的光路,虚线是作图的光路,可知入射角不变,但折射角变大,由由折射定律n=可知,测出的n值将偏小.
故答案为:(1)不变(2)偏小
在测定玻璃折射率的实验中:
(1)某同学实验插针的步骤如下:
A.在表示入射光线的AO上插上大头针P1、P2;
B.通过玻璃砖观察P2、P1,调整视线,直到P1的像被P2的像挡住;
C.在观察一侧插上大头针P3、P4,记下P3、P4的位置。
这位同学在操作中的重要疏漏是______________________。
(2)以通过P1、P2的直线OA与玻璃砖的交点O为圆心,以某一适当长度R为半径画圆,与OA交于P,与OO′的延长线交与Q,如图所示,从P、Q两点分别作玻璃砖界面的法线NN′的垂线,垂足分别为P′、Q′,用刻度尺量得PP′=45mm,QQ′=30mm,则玻璃砖的折射率为___________。
正确答案
(1)插针时应使P3挡住P2、P1的像,P4挡住P3以及P2、P1的像
(2)1.5
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,在一个圆盘上,过其圆心O做两条互相垂直的直径BC、EF。在半径OA上,垂直盘面插上两枚大头针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,而且总使夜面与直径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,就可以直接读出液体折射率的值。
(1)在用此仪器测量液体的折射率时,下列说法正确的是_____________;(填字母代号)
A.大头针P3插在M位置时液体的折射率值大于插在N位置时液体的折射率值
B.大头针P3插在M位置时液体的折射率值小于插在N位置时液体的折射率值
C.对于任何液体,在KC部分都能观察到大头针P1、P2的像
D.可能有一种液体,在KC部分观察不到大头针P1、P2的像
(2)若AOF=30°,OP3与OC的夹角为30°,则液体的折射率为_____________。
正确答案
(1)BD
(2)
(1)如图所示,在用插针法测上下表面平行的玻璃砖折射率的实验中,已确定好入射方向AO,插了两枚大头针P1和P2,1、2、3分别是三条直线,关于以后操作的说法中,你认为正确的是___________。(填字母代号)
A.在bb′侧调整观察视线,另两枚大头针P3和P4可能插在3线上
B.在bb′侧调整观察视线,另两枚大头针P3和P4可能插在2线上
C.保持O点不动,增大入射角,在bb′侧调整观察视线,将看不清P1和P2的像,这可能是光在bb′侧面发生了全反射
D.为减小实验误差,应选用厚度ab厚一些的玻璃砖进行实验
(2)某实验小组采用如图所示的方法测量某液体的折射率:将刻度尺直立在装满某种透明液体的广口瓶中,从侧面C处观察,发现5cm刻度的倒影与1cm刻度的折射像重合,液面所在处的刻度为3.5cm,已知相邻两刻度间的距离为1cm,刻度尺右边缘与广口瓶右侧内壁之间的距离d=2.5cm。
①画出完整的光路;
②瓶内液体的折射率为___________。
正确答案
(1)BD
(2)①
②5/17
用三棱镜做测定玻璃折射率的实验,先在白纸上放好三棱镜,在棱镜的一侧插上两枚大头针P1和P2,然后在棱镜的另一侧观察。调整视线使P1的像被P2挡住,接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3、P4,使P3挡住P1、P2的像,P4挡住P3和P1、P2的像,大头针的位置和三棱镜的轮廓如图所示。
(1)在图上画出所需的光路;
(2)为了测出三棱镜玻璃的折射率,需要测量的量是____、____,在图上标出它们;
(3)计算折射率的公式是____。
正确答案
(1)
(2)入射角θ1,折射角θ2(或EF和OE、GH和OG)
(3)(或
)
做测定玻璃折射率实验时,同学们被分成若干实验小组,以下是其中某两个实验小组的实验情况:
(1)甲组在实验时,用他们测得的多组入射角i与折射角γ作出sini~sinγ图像,如图甲所示,请你判断下列说法哪些是正确的_____________。
A、做实验时,研究的是光线从空气射入玻璃的折射现象
B、玻璃的折射率为0.67
C、玻璃的折射率为1.5
D、玻璃临界角的正弦值为0.67
(2)乙组同学通过实验在图乙所示的坐标系中标出三个点的位置坐标,其中A(8,3)、B(1,-4)、C(7,-4)分别为折射光线、入射光线、反射光线通过的三点,且坐标系中,y≥0处为真空,y<0处为某介质。
①请在图中画出三条光线;
②入射点O的坐标为_____________;
③通过数据和光路图可以求得该介质的折射率n= _____________。
正确答案
(1)ACD
(2)①
②(4,0)
③
利用插针法可以测量半圆柱形玻璃砖的折射率。实验方法如下:在白纸上作一直线MN,并作出它的一条垂线AB。将半圆柱形玻璃砖(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上插两个大头针P1和P2(如图),然后在半圆柱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.实验室中提供的器材除了半圆柱形玻璃砖、木板和大头针外,还有量角器等.
(1)某学生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,但在半圆柱形玻璃砖右侧的区域内,无论从何处观察都无法透过玻璃砖同时看到P1、P2的像,原因是______________。为了观察到像,他应采取的措施是(选填:向左,向右,向上,向下)______________平移半圆柱形玻璃砖。
(2)请在半圆柱形玻璃砖的右侧估计所插大头针的可能位置(用“×”表示)并作出光路图。为了计算折射率,应该测量的量有______________(在光路图上标出),计算折射率的公式是______________。
正确答案
(1)光线P1P2垂直于界面进入半圆柱形玻璃砖后到达圆弧面MN上发生全反射现象;向上
(2)图如下;入射角i和折射角r;n=
如图所示,用某种透光物质制成的直角三棱镜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,直到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为________,并在图中画出正确完整的光路图。
正确答案
被P2的像挡住,挡住P1和P2的像,挡住P1、P2的像和P3,,光路图如图所示
用“插针法”测定透明半圆柱玻璃砖的折射率,O为玻璃截面的圆心,使入射光线跟玻璃砖的平面垂直,如图所示的4个图中P1、P2、P3和P4是4个学生实验插针的结果.
(1)在这4个图中肯定把针插错了的是______.
(2)在这4个图中可以比较准确地测出折射率的是______,计算玻璃的折射率的公式是______.(对右侧面用θ1表示入射角,θ2表示折射角)
正确答案
(1)肯定把针插错了位置的是图是A.因为此光线通过玻璃砖后,会发生折射,光线方向会发生改变.
(2)要比较准确地测定折射率,折射角不能太大,也不能太小.所以比较准确地测定折射率的D.
计算玻璃的折射率的公式是 n=.
故答案为:(1)A.(2)D;n=
用三棱镜做测定玻璃折射率的实验,先在白纸上放好三棱镜,在棱镜的一侧插上两枚大头针P1和P2,然后在棱镜的另一侧观察。调整视线使P1的像被P2挡住,接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3、P4,使P3挡住P1、P2的像,P4挡住P3和P1、P2的像,大头针的位置和三棱镜的轮廓如图所示。
(1)在图上画出所需的光路;
(2)为了测出三棱镜玻璃的折射率,需要测量的量是____、____,在图上标出它们;
(3)计算折射率的公式是____。
正确答案
(1)
(2)入射角θ1,折射角θ2(或EF和OE、GH和OG)
(3)(或
)
某同学在测定一厚度均匀的圆形玻璃的折射率时,先在白纸上作一与圆形玻璃同半径的圆,圆心为O,将圆形玻璃平放在白纸上,使其边界与所画的圆重合。在玻璃一侧竖直插两枚大头针P1和P2,在另一侧再先后插两枚大头针P3和P4,使从另一侧隔着玻璃观察时,大头针P4、P3和P2、P1的像恰在一直线上,移去圆形玻璃和大头针后,在图中:
(1)画出光路图,并标出入射角i和折射角r;
(2)写出计算玻璃折射率的公式_____________。
正确答案
(1)
(2)
如图所示是利用插针法测定玻璃砖的折射率的实验得到的光路图。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=5cm长度为半径画圆,与入射线PO交于M点,与折射线OQ交于F点,过M、F点分别向法线作垂线,量得MN=1.68cm,EF=1.12cm,则该玻璃砖的折射率n=_____________。
正确答案
(1)不再平行
(2)1.5
(1)在用插针法《测定玻璃的折射率》实验中,某同学正确在纸上画出玻璃砖界面aa',但画出的界面bb'比实际位置偏高,如图1所示。这样再正确使用插针法,测出的折射率将偏__________(填“大”或者“小”)。
(2)某同学由于没有量角器,在完成了光路图以后,以O点为圆心,10.00cm长为半径画圆,分别交线段OA于A点,交O、O'连线延长线于C点,过A点作法线NN'的垂线AB交于B点,过C点作法线NN'的垂线CD交NN'于D,如图2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为__________。
正确答案
(1)大
(2)1.5
如图所示,某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率,在平铺的白纸上垂直纸面插大头针P1、P2确定入射光线,并让入射光线过圆心O,在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针P3,使P3挡住 P1、P2的像,连接OP3。图中MN为分界面,虚线半圆与玻璃砖对称,B、C分别是入射光线、折射光线与圆的交点,AB、CD均垂直于法线并分别交法线于A、D两点。
(1)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,需用刻度尺测量的有________ 。则玻璃砖的折射率可表示为___________。
(2)该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度,由此测得玻璃砖的折射率将_________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
正确答案
(1)l1和l3,
(2)偏大
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