高中物理光的折射定律实验题

两位同学用两面平行的玻璃砖做“测玻璃的折射率”实验。
（1）甲同学在量入射角和折射角时，由于没有量角器，在完成了光路图以后，以O点为圆心，OA为半径画圆，交OOˊ（法线）延长线于C点，过A点和C点作垂直OOˊ的线段分别交于B点和D点，如图所示。测量有关线段长度，可得则玻璃的折射率n=               。（用图中线段表示）
     
（2）乙同学在画界面时，不小心将两界面ab和cd间距画得比玻璃砖宽度大些，下界面与实际相同，如图所示。若操作无误，则他测得的折射率比真实
值       __（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。

如图所示为一透明玻璃半球，在其下面有一平行半球上表面水平放置的光屏。两束关于中心轴OO＇对称的激光束从半球上表面垂直射入玻璃半球，恰能从球面射出。当光屏距半球上表面h₁=40cm时，球面折射出的两束光线汇聚于光屏与OO＇轴的交点，当光屏距上表面h₂=70cm时，在光屏上形成半径r=40cm的圆形光斑。求该半球形玻璃的折射率。

如图所示，某透明介质的截面为直角三角形ABC，其中∠A＝30°，AC边长为L，一束单色光从AC面上距A为的D点垂直于AC面射入，恰好在AB面发生全反射．已知光速为c.求：

(i)该介质的折射率n；
(ii)该光束从射入该介质到第一次穿出经历的时间t.

半径为、介质折射率为的透明圆柱体，过其轴线的截面如图所示。位于截面所在平面内的一细束光线，以角由点入射，折射光线由上边界的点射出。当光线在点的入射角减小至某一值时，折射光线在上边界的点恰好发生全反射。求、两点间的距离。

如图所示，顶角为30°的等腰玻璃三棱镜ABC，光线由空气垂直AB面进入棱镜，由AC面进入空气中，其折射光线与入射光线之间的夹角为30°，求棱镜的折射率、光在这种玻璃中的传播速度．(已知光在真空中速度为3.0×10⁸m/s)

某同学利用“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，为了减小误差，应选用宽度________（填“大”或“小”）的玻璃砖来测量．

如图所示为某同学利用方格坐标纸测定半圆形玻璃砖折射率实验的记录情况，虚线为半径与玻璃砖相同的圆，在没有其它测量工具的情况下，只需由坐标纸即可测出玻璃砖的折射率．则玻璃砖所在位置为图中的     （填“上半圆”或“下半圆”），由此计算出玻璃砖的折射率为     ．

某同学在测定一厚度均匀的圆形玻璃砖的折射率时，先在白纸上画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，在玻璃一侧插两枚大头针P₁和P₂，在另一侧再先后插两枚大头针P₃、P₄，使从另一侧观察时，大头针P₃、P₄和P₁、P₂的像恰在一直线上，移去圆形玻璃和大头针后，得到如图，根据如图可测出玻璃的折射率．

①结合作图写出此后的实验步骤；
②根据你图中的标注，写出计算玻璃折射率的公式．

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.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？试在题图中标出P₃、P₄的位置．
(2)然后，移去玻璃砖与大头针．试在题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.写出用θ₁、θ₂表示的折射率公式n＝________.

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，设计了一个测定液体折射率的仪器，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。

(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、P₄两位置哪一处所对应的折射率大。答：。
(3)作AO的延长线交圆周于K，K处所对应的折射率值应为________。

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、P₄两位置中________(填“P₃”或“P₄”)处所对应的折射率大。
(3)作AO的延长线交圆周于K，K处所对应的折射率值应为________。
(4)若保持∠AOF＝30°不变，用该装置能测量的最大折射率的值不超过________。

[物理——选修3-4](13分)
（1）．一列振幅为4cm，频率为2.5Hz的绳波，在t＝0时刻的波形图如图所示，绳上的质点P位于最大位移，质点Q位于平衡位置，质点M振动方向沿y轴正向，则（　　）

A．波沿x轴正向传播

B．t＝0时，质点N的振动方向沿y轴正向

C．t＝0.1s时，质点Q的加速度达到最大，方向沿y轴正向

D．从t＝0.1s到t＝0.2s时间内，波传播的距离为0.1m

(2)用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时，先在白纸上放好圆弧状玻璃砖，在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P₁、P₂，然后在玻璃砖的另一侧观察，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和P₄，使P₃挡住P₁和P₂的像，P₄挡住P₃和P₁、P₂的像，在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓如下图所示(O为两圆弧圆心；图中已画出经P₁、P₂点的入射光线)。

①．在图上补画出所需的光路图
②．为了测出玻璃砖的折射率，
需要测量入射角i和折射角r，请在图中标出这两个角．
③．用所测物理量计算折射率的公式是n ="__" __________
④．为了保证在弧面CD得到出射光线，实验过程中，光线在弧面AB的入射角应尽量_ ___________(小一些，无所谓，大一些)  

利用“插针法”也可以测量不平行玻璃砖的折射率。如图，就是利用“插针法”测量玻璃砖ABCD(玻璃砖的入射面AB和出射面CD不平行)折射率的实验光路图，请你分析与该实验相关的下列问题。

(1)出射光线O^/Q与入射光线PO            。(填“平行”或“不平行”)
(2)对本题实验数据的处理可采用如下方法：以入射点O为圆心，取一合适的长度为半径作圆，该圆与入射光线PO交于M点，与折射光线OO^/的延长线交于F点，过M、F点分别向法线作垂线，其垂足分别为N、E，现测得MN=1.68cm；EF=1.12cm，则该玻璃砖的折射率n=  。

如图，标有直角坐标系Oxy的白纸放在水平桌面上，半圆形玻璃砖放在白纸上，圆心在坐标的原点，直径与x轴重合，OA是画在白纸上的直线，  P₁、P₂是竖直插在直线OA上的两枚大头针，P₃是竖直插在白纸上的第三枚大头针，α是直线OA与y轴正方向的夹角，β是直线OP₃与y轴负方向的夹角，只要直线OA画得合适，且P₃的位置取得正确，测得角α和β，便可求得玻璃的折射率n。某同学用上述方法测量玻璃的折射率，在他画出的直线OA上竖直插上了P₁、 P₂两枚大头针，但在y<0的区域内，不管眼睛放在何处，都无法透过玻璃砖看到P₁、P₂的像。

(1)他应该采取的措施是            。
(2)若他己透过玻璃砖看到了P₁、P₂的像，确定了P₃位置的方法是                            。
(3)若他已正确地测得了的α、β的值，则玻璃的折射率n=              。

在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面aa^/、bb^/与玻璃砖位置的关系分别如图①、②和③所示，其中甲、丙同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖。他们的其他操作均正确，且均以 aa^/、bb^/为界面画光路图。则
　　
甲同学测得的折射率与真实值相比                     （填“偏大”、“偏小”或“不变”）；
乙同学测得的折射率与真实值相比                     （填“偏大”、“偏小”或“不变”）；
丙同学测得的折射率与真实值相比                                               。