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光的折射 全反射
1.(多项选择)某同学用“插针法〞做测定玻璃折射率实验时,他的方法和操作步骤都正确无误,但他处理实验记录时,发现玻璃砖的两个光学面aa′和bb′不平行,如下图,那么 ( )
A.P1P2与P3P4两条直线平行
B.P1P2与P3P4两条直线不平行
C.他测出的折射率偏大
D.他测出的折射率不受影响
【解析】选B、D。光线由aa′进入玻璃砖时,由折射定律得n=,光线由bb′射出玻璃砖时,由折射定律得n=。假设aa′∥bb′,那么有θ3=θ2,进而有θ1=θ4,出射光线O′B与入射光线AO平行。假设aa′和bb′不平行,那么有θ3≠θ2,进而有θ1≠θ4,出射光线O′B与入射光线AO不平行,应选项B正确,A错误;在用插针法测玻璃的折射率时,只要实验方法正确,光路准确无误,结论必定是正确的,它不会受玻璃砖的形状的影响,选项D正确,C错误。应选B、D。
2.(2022·天津高考)某小组做测定玻璃的折射率实验,所用器材有:玻璃砖,大头针,刻度尺,圆规,笔,白纸。
(1)以下哪些措施能够提高实验准确程度__________。
A.选用两光学外表间距大的玻璃砖
B.选用两光学外表平行的玻璃砖
C.选用粗的大头针完成实验
D.插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些
(2)该小组用同一套器材完成了四次实验,记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如下图,其中实验操作正确的选项是__________。
(3)该小组选取了操作正确的实验记录,在白纸上画出光线的径迹,以入射点O为圆心作圆,与入射光线、折射光线分别交于A、B点,再过A、B点作法线NN′的垂线,垂足分别为C、D点,如下图,那么玻璃的折射率n=__________。(用图中线段的字母表示)
【解析】(1)采用插针法测定玻璃的折射率的时候,应选定光学外表间距大一些的玻璃砖,这样光路图会更加清晰,减小误差,同时两枚大头针的距离尽量大一些,保证光线的准确度,因此A、D正确;光学外表是否平行不影响该实验的准确度,因此B错误;应选用细的大头针,因此C错误。
(2)根据光的折射定律可知中选用平行的玻璃砖时出射光和入射光应是平行光,又发生了折射,因此出射光的出射点应相比入射光的延长线向左平移,因此D正确,A、B、C错误。
(3)由折射定律可知折射率n=,sin∠AOC=,sin∠BOD=,联立解得n=。
答案:(1)A、D (2)D (3)
3.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1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,为了减少误差,应选用宽度__________(选填“大〞或“小〞)的玻璃砖来测量。
(3)甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa′和bb′后,不小心碰了玻璃砖使它向aa′方向平移了少许,如图2所示。那么他测出的折射率将__________(选填“偏大〞“偏小〞或“不变〞)。
(4)乙同学在画界面时,不小心将两界面aa′、bb′间距画得比玻璃砖宽度大些,如图3所示,那么他测得的折射率__________(选填“偏大〞“偏小〞或“不变〞)。
【解析】(1)玻璃的折射率为:n==。
(2)为了减少误差,应选用宽度大的玻璃砖来测量。
(3)如图甲所示,光线1表示将玻璃砖向上平移后实际的光路图,而光线2是作图时所采用的光路图,通过比拟发现,入射角和折射角没有变化,那么由折射定律n=得知,测得的折射率将不变。
(4)如图乙所示,光线3表示两界面aa′、bb′间距实际宽度的光路图,而光线4表示作图时所采用的光路图,可见,入射角没有变化,折射角的测量值偏大,那么由n=得,折射率测量值偏小。
答案:(1) (2)大 (3)不变 (4)偏小
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