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，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．

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________。

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                                               。

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”）

如图所示，一束光由玻璃斜射到玻璃和空气的界面上，请画出光线进入空气后的传播方向。

一束光穿过介质l、2、3（三种介质的界面平行）时，光路如右下图所示，则    （   ）

A．介质l的折射率最大

B．介质2是光密介质

C．光在介质3中的速度最大

D．当入射角由45。逐渐增大时，在1、2分界面上可能发生全反射

如图，置于空气中的一不透明容器中盛满某种透明液体。液面上盖有一遮光板，将一带刻度的尺子靠近遮光板竖直放置（用手控制），尺子的零刻线可认为贴近遮光板。右侧有一水平放置的与液面等高的望远镜，用来观察尺子上的刻度。开始时通过望远镜恰好看到尺子上的16cm刻线。将尺子沿遮光板向左侧平移3cm时，通过望远镜恰好看到尺子上的20cm刻线。则此液体的折射率n＝         。（结果保留三位有效数字）

在《测定玻璃砖的折射率》的实验中，有一位同学根据所学光学知识采用另一种方法测定了半圆柱形玻璃砖的折射率。该同学的具体做法是：先在白纸上作两条互相垂直的直线MN和QO，交点为O，再以O为圆心画一玻璃砖相同的半圆；将玻璃砖平放在白纸上，使其与所画的半圆重合，在玻璃砖外的QO上插两枚大头针P₁和P₂，然后缓慢让玻璃砖绕O点顺时针转动，并且在直径AB这一侧不断观察，当玻璃砖转动到一定的位置时，突然发现在这一侧任何位置都看不到P₁和P₂的像，记下这时玻璃砖的位置，如图所示，然后移去玻璃砖。
请你根据上述实验过程，回答下列问题
（1）该同学需要测出的物理量及符号是       。（并请在图中标出）
（2）计算折射率的表达式为          。（用所测物理量的符号表示）

如图所示，为插针法测定两面平行的玻璃砖折射率的实验，试完成下列填空：

（1）在平铺的白纸上垂直纸面插大头针A、B，AB连线为入射光线，放上玻璃砖，在玻璃砖的另一侧垂直纸面插大头针C、D，使大头针C_______________，大头针D_________________，连接C、D即为出射光线。
（2）对实验中的一些具体问题，下列说法中正确的是_______（填选项前字母）
A．为了减小作图误差，C和D间的距离应适当取大些
B．为减少测量误差，A和B的连线与玻璃砖界面的夹角应取得越大越好
C．无论A、B连线与法线NN’夹角多大(<90º )，光线OO’都不可能在a ’面上发生全反射
D．若A、B连线与法线NN’夹角较大(<90º)，光线OO’有可能在a ’面上发生全反射

(14分)用“插针法”测一块两面不平行的玻璃砖的折射率。
（1）下列操作应该在将玻璃砖放在白纸上之前完成的有_________。

A．在白纸上画一条直线代表空气与玻璃的一个界面

B．在白纸上画两条直线代表空气与玻璃的两个界面

C．画一条线段代表入射光线

D．画一条线段代表折射光线

E．画一条线段代表光线透过玻璃砖后的传播路径
（2）放好玻璃砖，在玻璃砖的一侧的合适位置插上两枚大头针P₁和P₂，然后在玻璃砖的另一侧观察，调整视线使P₂挡住P₁的像；接着在眼睛所在的一侧插上两枚大头针P₃，P₄，使_________挡住_________的像，_________挡住_________的像。P₁、P₂、P₃、P₄在纸上的位置如图所示，虚线代表玻璃砖的四个面。
①在图上将实验所需的图补充完整；

②测量工具是量角器，为了测出玻璃砖的折射率，需要测量的物理量是___________              ，在图上标出它们；
③计算折射率的公式n＝              。(要求用②中测得的物理量表示)

如图所示，某同学利用方格坐标纸测定半圆形玻璃砖的折射率，OA是画在纸上的直线，他在直线OA适当位置先后竖直插上P₁、P₂两枚大头针，如图放上玻璃砖（如粗黑线所示），然后插上P₃、P₄大头针。

①其中他确定P₃大头针位置的方法应当是：                              。
②若该同学实验操作规范准确，其记录的情况如图所示。则该同学利用图示的记录情况可以测得玻璃砖的折射率n=        。