(能力提高练) 第二节 实验：测定玻璃的折射率-2023年高考物理一轮系统复习学思用

【能力提升练】   第二节 实验：测定玻璃的折射率

1．(2022•辽宁省实验中学、东北育才学校等五校高三(上)期末联考)如图甲所示，在测量玻璃折射率的实验中，两位同学先在白纸上放好截面是正三角形ABC的三棱镜，并确定AB和AC界面的位置。然后在棱镜的左侧画出一条直线，并在线上竖直插上两枚大头针P1和P2，再从棱镜的右侧观察P1和P2的像。

(1)此后正确的操作步骤是________。

A．插上大头针P3，使P3挡住P2的像

B．插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像

C．插上大头针P4，使P4挡住P3的像

D．插上大头针P4，使P4挡住P1、P2的像和P3

(2)正确完成上述操作后，在纸上标出大头针P3、P4的位置(图中已标出)。为测量该种玻璃的折射率，两位同学分别用圆规及刻度尺作出了完整光路图和若干条辅助线，如图乙、丙所示。能够仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是图________(填“乙”或“丙”)，所测玻璃折射率的表达式n＝________(用代表线段长度的字母ED、FG表示)。

【解析】  (1)[1]此后正确的操作步骤是：插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像；插上大头针P4，使P4挡住P1、P2的像和P3，B、D正确。

(2)[2]能够仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是图丙。

[3]根据折射定律

【答案】  ①BD    ②丙    ③

2．学校开展研究性学习，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。在一圆盘上，过其圆心O作两条互相垂直的直径BC、EF，在半径OA上，垂直盘面插下两枚大头针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，而且总使得液面与直径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，就可直接读出液体折射率的值，则：

(1)若∠AOF＝30°，OP3与OC的夹角为30°，则P3处所对应的折射率的值为__________。

(2)图中P3、P4两位置________处所对应的折射率值大。

(3)作AO的延长线交圆周于K，K处所对应的折射率值应为________。

【解析】  (1)根据折射定律n＝，题中θ1＝60°，θ2＝∠AOF＝30°，所以n＝＝1.73。

(2)图中P4对应的入射角大于P3所对应的入射角，所以P4对应的折射率大。

(3)因A、O、K在一条直线上，入射角等于折射角，所以K处对应的折射率为1。

【答案】  (1)1.73　(2)P4　(3)1

3．如图甲所示为光学实验用的长方体玻璃砖，它的________面不能用手直接接触。在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔a、b、c的位置相同，且插在c位置的针正好挡住插在a、b位置的针的像，但最后一个针孔的位置不同，分别为d、e两点，如图乙所示。计算折射率时，用________(填“d”或“e”)点得到的值较小，用________(填“d”或“e”)点得到的值误差较小。

【解析】  光学面若被手接触污染，会影响观察效果，增加实验误差，故玻璃砖的光学面不能用手直接触摸，第一空填“光学”，计算玻璃折射率时，需将c点与d或e点连接，即为出射光线，连接d时，入射光ab的折射角更大，计算出的折射率更小，第二空填“d”，又因长方体玻璃砖两光学面平行，出射光与入射光应该平行，根据图中d、e两点的位置，用e点时出射光与入射光更接近于平行，误差更小，第三空应填“e”。

【答案】  光学　d　e

4．一块玻璃砖有两个相互平行的表面，其中一个表面是镀银的(光线不能通过此表面)。现要测定此玻璃砖的折射率，给定的器材还有：白纸、铅笔、大头针4枚(P1、P2、P3、P4)、带有刻度的直角三角板、量角器。实验时，先将玻璃砖放到白纸上，使上述两个相互平行的表面与纸面垂直。在纸面上画出直线aa′和bb′，aa′表示镀银的玻璃表面，bb′表示另一表面，如图所示。然后，在白纸上竖直插上两枚大头针P1、P2(位置如图)。用P1、P2的连线表示入射光线。

(1)为了测量折射率，应如何正确使用大头针P3、P4?

试在图中标出P3、P4的位置。

(2)然后，移去玻璃砖与大头针。试在图中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角θ1与折射角θ2。简要写出作图步骤。

(3)写出用θ1、θ2表示的折射率公式为n＝________。

【解析】  (1)在bb′一侧观察P1、P2(经过bb′折射、aa′反射，再经过bb′折射)的像，在适当的位置插上P3，使得P3与P1、P2的像在一条直线上，即让P3挡住P1、P2的像；再插上P4，让它挡住P2及P1的像和P3，P3、P4的位置如图所示。

(2)①过P1、P2作直线与bb′交于O；

②过P3、P4作直线与bb′交于O′；

③利用刻度尺找到OO′的中点M；

④过O点作bb′的垂线CD，过M点作bb′的垂线与aa′相交于N，如图所示，连接ON；

⑤∠P1OD＝θ1，∠CON＝θ2。

(3)由折射率的定义可得n＝。

【答案】  见解析