第二节测定介质的折射率.doc

第二节测定介质的折射率
1．(3分)介质的折射率由________决定的，与sinθ1和sinθ2大小________．当光垂直界面照射时，怎样计算介质折射率？
【解析】折射率是表示光线在透明介质界面上发生偏折程度的物理量，其大小由介质本身的光学特性决定，虽然利用n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)计算，但其大小与sinθ1、sinθ2无关．在折射现象中，当入射角为0°时，折射角也为0°，这是个特殊情况，但仍是折射现象，此时无法利用公式n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)计算，但仍可利用n＝eq\f(c,v)来计算该介质的折射率．
【答案】介质光学性质无关n＝eq\f(c,v)
2．(3分)一束光线与水平方向成30°角，从空气射入水中，其反射光线和折射光线恰好垂直，则反射角和折射角各为()
A．30°30° B．60°60°
C．60°30° D．30°60°
【解析】我们可以根据题意画一简单的光路图，根据题中条件可知入射角为60°，则反射角为60°，由反射光线和折射光线的垂直关系可知折射角为30°.
【答案】C
3．(4分)如图4－2－1所示，人站在距槽边D为L＝1.2m处，刚好能看到槽底B处，人眼睛距地面高度H＝1.6m，当槽中注满某种透明液体时，人刚好能看到槽底中央O点处．求：
图4－2－1
(1)这种液体的折射率：
(2)光在该液体中的传播速度．
【解析】连接人眼与B点，由图可知入射角θ1＝∠CDB.连接D点与O点，则折射角θ2＝∠CDO.这样由公式eq\f(sinθ1,sinθ2)＝n＝eq\f(c,v)，即可求出液体的折射率n和光在此液体中的传播速度．
因为sinθ1＝sin∠CDB＝eq\f(BC,BD)＝eq\f(L,\r(L2＋H2))＝eq\f(3,5)，
又因为sinθ2＝eq\f(OC,OD)＝eq\f(OC,\r(OC2＋CD2))，
由sinθ1＝eq\f(3,5)＝eq\f(BC,BD)＝eq\f(2OC,BD)得BD＝eq\f(10,3)OC，
将CD＝eq\r(BD2－4OC2)代入得CD＝eq\f(8,3)OC，
sinθ2＝eq\f(OC,\r(OC2＋\f(8OC,3)2))＝eq\f(3,\r(73))，
故液体的折射率n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)＝1.71，光在该液体中的传播速度：v＝eq\f(c,n)＝1.75×108m/s.
【答案】(1)1.71(2)1.75×108m/s
课标
导思1．学会根据n＝eq\f(sini,sinγ)测定玻璃的折射率，并能掌握实验操作技能．
2．会对实验方案进行必要的评估.学生P45
一、实验目的
会用插针法测定玻璃的折射率，掌握光发生折射时，入射角和折射角的确定方法．
二、实验原理
如图4－2－2所示，用插针法找出与入射光线AO对应的出射光线O′B，确定出O′点，画出折射光线OO′，然后测量出角i和r的度数，根据n＝eq\f(sini,sinr)计算出玻璃的折射率．
图4－2－2
三、实验器材
白纸；图钉；大头针；长方形玻璃砖；直尺；铅笔；量角器；木板．
四、实验步骤
1．如图所示，将白纸用图钉按在绘图板上，先在白纸上画出一条直线aa′作为界面．过aa′上的一点O画出界面的法线NN′，并画一条线段AO作为入射光线．
2．把长方形玻璃砖平放在白纸上，使它的长边跟aa′对齐，画出玻璃砖的另一条长边bb′.
3．在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线的方向，直到P1的像被P2挡住．再在观察的这一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3及P1、P2的像，记下P3、P4的位置．
4．移去大头针和玻璃砖，过P3、P4引直线O′B，与bb′交于O′，直线O′B就代表了沿AO方向入射的光线透过玻璃砖后的传播方向．连接OO′，入射角i＝∠AON，折射角r＝∠O′ON′.
5．用量角器量出入射角和折射角，查出它们的正弦值，将数据填入自己设计的表格中．
6．改变入射角，用上述方法分别求出折射角，查出它们的正弦值，填入表格中．
7．根据n＝eq\f(sini,sinr)求得每次测得的折射率，然后求出平均值．
五、注意事项
1．入射角i不要定的太小，如果i太小，r也太小，用量角器测量角度时，相对误差较大．
2．在入射光线上插上大头针或确定O′B时插的大头针都要竖直．P1与P2及P3与P4的距离要适当大一些．
3．要先画直线aa′，放上玻璃砖后再画bb′直线，不要放上玻璃砖后再画aa′，以免入射点O的位置有误差．
4．画好界面bb′后实验中不