《测定玻璃折射率的数据处理》测定玻璃折射率的数据处理 - 人教版高考物理复习物理知识点练习 - 读趣百科

《测定玻璃折射率的数据处理》测定玻璃折射率的数据处理

1单选题

某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n．如图甲所示，O是圆心，MN是法线，BO、AO分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径．该同学测得多组入射角i和折射角r，作出sini-sinr图象如图乙所示，则（　　）

A
光由A经O到B，n=1.5
B
光由B经O到A，n=0.5
C
光由A经O到B，n=2
D
光由B经O到A，n=0.67

题目答案

C

答案解析

分析：

光线从玻璃射入空气折射时，入射角小于折射角．光线从空气射入玻璃折射时，入射角大于折射角．根据入射角与折射角的大小关系，判断光线传播的方向．根据折射定律求出半圆形玻璃砖的折射率．

解答：

解：由图象可得：sini＜sinr，则 i＜r，所以光线光线从玻璃射入空气折射，即光由A经O到B．

根据折射定律得 $\frac {sini}{sinr}$=$\frac {1}{n}$

由图象得：$\frac {sini}{sinr}$=$\frac {0.6}{1.2}$=$\frac {1}{2}$

所以可得n=2，故C正确，A、B、D错误．

故选：C．

点评：

解答本题的关键是根据入射角和折射角的大小关系，判断出光的传播方向．也可以先根据玻璃砖的折射率n＞1，排除选项B、D，这样从剩下的A、C选项可知光是由A经O到B，再根据折射定律计算出折射率即可．

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2多选题

(多选)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P$_1$、P$_2$并保持P$_1$、P$_2$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P$_1$、P$_2$的像，并在圆周上插上大头针P$_3$，使P$_3$正好挡住P$_1$、P$_2$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，若∠AOF=30°则(　　)

A
用该装置能测量所有液体的折射率
B
图中P$_3$位置处所对应的折射率P$_4$处的大
C
作AO的延长线交圆周于K，K处所对应的折射率值应为1
D
若OP$_3$与OC的夹角为30°，则P$_3$处所对应的折射率的值为$\sqrt {3}$
E
测某液体折射率时，在右上方区域观察不到P$_1$、P$_2$的像，说明该液体的折射率大于2

题目答案

CDE

答案解析

分析：

根据折射定律分析大头针插在P$_3$、P$_4$位置时液体的折射率值大小．对于有些液体，可能发生全反射，在KC部分观察不到大头针P$_1$、P$_2$的像．由图定出入射角和折射角，由折射定律求出折射率．

解答：

解：A、若液体的折射率较大，临界角较小，光线发生全反射，不从液体射到空中，在KC部分观察不到大头针P$_1$、P$_2$的像，可知该装置不能测量所有液体的折射率．故A错误．

B、图中P$_3$位置处光线的偏折程度比P$_4$处小，则P$_4$处对应的折射率大．故B错误．

C、作AO的延长线交圆周于K，入射角等于折射角，则对应的折射率为1．故C正确．

D、若OP$_3$与OC的夹角为30°，知在空气中的折射角为60°，根据折射定律得，n=$\frac {sin60°}{sin30°}$=$\sqrt {3}$．故D正确．

E、测某液体折射率时，在右上方区域观察不到P$_1$、P$_2$的像，知光线发生了全反射，根据sinC=$\frac {1}{n}$，解得n=2，知液体的折射率大于2．故E正确．

故选：CDE．

点评：

对于折射定律应用时，要注意公式n=$\frac {sini}{sinr}$的使用条件是光从真空射入介质发生折射．

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3单选题

某组同学用插针法测平行玻璃砖的折射率，记录下入射、折射、出射光线后，以入射点O为圆心画单位圆，用直尺测得有关线段的长度，如图所示，则下面四个表达式中，正确地表达折射率的关系式是(　　)

A
n=$\frac {AB}{CD}$
B
n=$\frac {AB}{EF}$
C
n=$\frac {BO}{OC}$
D
n=$\frac {BO}{CF}$

题目答案

B

答案解析

分析：

用插针法测平行玻璃砖折射率的原理是折射定律n=$\frac {sini}{sinγ}$，利用几何知识得到入射角的正弦和折射角的正弦，推导出折射率的表达式．

解答：

解：设圆的半径为1，由几何知识，入射角的正弦：

sini=sin∠AOB=$\frac {AB}{AO}$；

折射角的正弦：

sinr=sin∠EOF=$\frac {EF}{EO}$；

根据折射定律n=$\frac {sini}{sinγ}$，得：

n=$\frac {AB}{EF}$．

故选：B．

点评：

本题中单位圆法处理数据是折射定律和几何知识的综合应用，简化了运算过程．

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4多选题

(多选)某同学在实验室做测定玻璃折射率实验时，用测得的多组入射角θ$_1$和折射角θ$_2$作出sinθ$_1$-sinθ$_2$图线如图所示．下列判断中正确的是(　　)

A
他做实验时，光是由玻璃射入空气
B
玻璃的折射率为0.67
C
玻璃的折射率为1.49
D
玻璃全反射时临界角的正弦值为0.67

题目答案

CD

答案解析

分析：

测定玻璃折射率的原理是折射定律n=$\frac {sinθ$_1$}{sinθ$_2$}$，根据数学知识可知，sinθ$_1$-sinθ$_2$图线的斜率等于折射率，可求出折射率．由临界角公式sinC=$\frac {1}{n}$，可求出玻璃全反射时临界角的正弦值．

解答：

解：A、由图线看出，入射角的正弦sinθ$_1$＞sinθ$_2$，则知该同学做实验时，光是由空气射入玻璃．故A错误．

B、C玻璃的折射定律n=$\frac {sinθ$_1$}{sinθ$_2$}$，根据数学知识可知，sinθ$_1$-sinθ$_2$图线的斜率等于折射率，由数学知识得，n=$\frac {1.0}{0.67}$≈1.49．故B错误，C正确．

D、由临界角公式sinC=$\frac {1}{n}$得，sinC=$\frac {sinθ$_2$}{sinθ$_1$}$=0.67．故D正确．

故选CD

点评：

实验的核心是实验原理，本实验的原理是折射定律n=$\frac {sinθ$_1$}{sinθ$_2$}$，根据数学知识分析图线斜率的物理意义，掌握临界角公式即可容易解答．

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