2018-2019学年高中物理教科版选修3-4（课件+检测+学业分层测评）：第4章 2 学生实验：测定玻璃的折射率 (3份打包)

学业分层测评(十五) (建议用时：45分钟) 1．测定玻璃的折射率时，为了减小实验误差，应注意的是(　　) 【导学号：18640030】 A．玻璃砖的厚度宜大些 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、P2及P3、P4之间的距离应适当大些 E．测出的折射率随入射角的增大而增大 【解析】　玻璃砖厚度大些，可减小测量误差；大头针垂直插在纸面上以及大头针P1与P2及P3与P4之间的距离适当大些，可减小确定光路方向时的误差，A、C、D正确．入射角较小时，测量误差较大，B错误．折射率与入射角无关，E错误． 【答案】　ACD 2.两束细平行光a和b相距d，从空气中相互平行地斜射到长方体玻璃砖的上表面，如图4­2­7所示，若玻璃对a的折射率大于对b的折射率，当它们从玻璃砖的下表面射出后，两束光________(填“仍平行”或“不平行”)，间距________d(填“＝”“＜”或“＞”)． 图4­2­7 【解析】　如图所示，光线经两表面平行的玻璃砖后方向不变，出射光线是平行的，根据折射定律得na＝，由题意知，na＞nb，则ra＜rb，故d′＜d.，nb＝ 【答案】　仍平行　＜ 3．用“插针法”测定透明半圆柱玻璃砖的折射率，O为玻璃砖截面的圆心，使入射光线跟玻璃砖的平面垂直，如图所示的四个图中P1、P2、P3和P4是四个学生实验时插针的结果． (1)在这四个图中肯定把针插错了的是________． (2)在这四个图中可以比较准确地测出玻璃砖折射率的是______，玻璃砖的折射率的公式为______． 【解析】　(1)垂直于半圆柱玻璃砖的平面射入的光线，经玻璃砖折射后，折射光线不会与入射光线平行(过圆心的入射光线除外)，A错． (2)测量较准确的是图D.图B的入射光线经过圆心，出射光线没有发生偏折；图C的入射光线离圆心太近，射到圆界面上时，入射角太小不易测量，会产生较大的误差．测量出入射角与折射角后，由折射定律n＝求出玻璃砖的折射率． 【答案】　(1)A　(2)D　n＝ 4．如图4­2­8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点． 图4­2­8 (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________，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________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)． 【解析】　(1)sin i＝，因此只需测量l1和l3即可．＝＝，因此玻璃的折射率n＝，sin r＝ (2)当玻璃砖顺时针转过一个小角度时，在处理数据时，认为l1是不变的，即入射角不变，而l3减小，所以测量值n＝将偏大． 【答案】　(1)l1和l3　n＝　(2)偏大 3 $$2．学生实验：测定玻璃的折射率 一、实验目的 测定玻璃的折射率． 二、实验原理 用插针法确定光路，找出与入射光线相对应的玻璃中的折射光线，用量角器测出入射角i和折射角r，根据折射定律计算出玻璃的折射率n＝sin i/sin r. 三、实验器材 两对面平行的玻璃砖一块，大头针四枚，白纸一张，直尺一把或三角板一个，量角器一个． 一、实验步骤 1．先在白纸上画一条直线EE′，代表两种介质的分界面；再画出一直线段AB代表入射光线；然后画出分界面上B点处的法线NN′，如图4­2­1所示． 测定玻璃的折射率 图4­2­1 2．把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边与EE′对齐．用直尺或三角板轻靠在玻璃砖的另一长边，按住直尺或三角板不动，将玻璃砖取下，画出直线FF′代表玻璃砖的另一边． 3．在直线AB上竖直地插上两枚大头针G1、G2，放回玻璃砖，然后透过玻璃砖观察大头针G1、G2的像，调整视线方向，直到G1的像被G2挡住． 4．再在观察的这一侧竖直地插上两枚大头针G3、G4，用G3挡住G1和G2的像，用G4挡住G3以及G1、G2的像． 5．移去大头针和玻璃砖，过G3、G4的插点画直线CD，与FF′相交于C点，直线CD就表示沿直线AB入射的光线透过玻璃砖后的光线．连接BC，BC就是玻璃砖内折射光线的路径． 6．用量角器测出入射角i和折射角r，从三角函数表中查出它们的正弦值． 7．通过上面的步骤分别测出入射角为15°、30°、45°、60°、75°时的折射角，并查出它们相应的正弦值． 二、数据处