某同学用半圆柱玻璃砖测定玻璃的折射率，他的操作步骤如下：A．用刻度尺量出半圆形玻璃砖的直径D，算出半径r=D2，然后确定圆心的位置，记在玻璃砖上；B．在白纸上画

题文

某同学用半圆柱玻璃砖测定玻璃的折射率，他的操作步骤如下：A．用刻度尺量出半圆形玻璃砖的直径D，算出半径r=D2，然后确定圆心的位置，记在玻璃砖上；B．在白纸上画一条直线作为入射光线，并在入射光线上插两枚大头针P1和P2；C．让入射光线与玻璃砖的直径垂直，入射点与圆心O重合，如图所示；D．以圆心O为轴，缓慢逆时针转动玻璃砖，同时调整视线方向，恰好看不到P2和P1的像时，然后沿半圆形玻璃砖直径画一条直线AB，如图所示．（1）请你利用白纸上画下的P1O、AB两条直线，作出完整的光路图．（2）写出测玻璃折射率的表达式n=______．（测量只使用刻度尺，在表达式中用光路图中标出的测量量表示）

题型：未知 难度：其他题型

答案

（1）画出光从玻璃砖射向空气恰好发生全反射看不到P2和P1的像时的法线OC，用刻度尺测出CD的长度d，如图所示： （2）该玻璃的折射率为n=D2d；故答案为：（1）如图所示；（2）D2d．

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解析

D2d

考点

据考高分专家说，试题“某同学用半圆柱玻璃砖测定玻璃的折射率，他.....”主要考查你对 [实验：测定玻璃的折射率 ]考点的理解。

实验：测定玻璃的折射率

测定玻璃的折射率: 实验目的： 测定玻璃的折射率。 实验原理： 如图所示，当光线AO以一定入射角穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光线的O'B，从而求出折射光线OO'和折射角r，再根据算出玻璃的折射率。实验器材： 一块两面平行的玻璃砖，白纸，木板，大头针（4枚），量角器（或圆规、三角板），刻度尺 实验步骤： 1、把白纸铺在木板上。 2、在白纸上画一直线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。 3、把长方形玻璃砖放在白纸上，并使其长边与aa'重合，再用直尺画出玻璃的另一边bb'。 4、在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2。 5、从玻璃砖bb'一侧透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线方向直到P1的像被P2的像挡住。再在bb'一侧插上大头针P3、P4，使P3能挡住P1、P2的像，P4能挡住P1、P2的像及P3本身。 6、移去玻璃砖，在拔掉P1、P2、P3、P4的同时分别记下它们的位置，过P3、P4作直线O'B交bb'于O'。连接O、O'，OO'就是玻璃砖内折射光线的方向。∠AON为入射角，∠O'ON'为折射角。 7、用量角器量出入射角和折射角的度数。查出它们的正弦值，并把这些数据填入记录表格里。 8、用上述方法分别求出入射角是15°、30°、45°、60°和75°时的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，记录在表格里。 9、算出不同入射角时的值，比较一下，看它们是否接近一个常数。求出几次实验测得的算出玻璃的折射率。实验器材： 一块两面平行的玻璃砖，白纸，木板，大头针（4枚），量角器（或圆规、三角板），刻度尺 实验步骤： 1、把白纸铺在木板上。 2、在白纸上画一直线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。 3、把长方形玻璃砖放在白纸上，并使其长边与aa'重合，再用直尺画出玻璃的另一边bb'。 4、在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2。 5、从玻璃砖bb'一侧透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线方向直到P1的像被P2的像挡住。再在bb'一侧插上大头针P3、P4，使P3能挡住P1、P2的像，P4能挡住P1、P2的像及P3本身。 6、移去玻璃砖，在拔掉P1、P2、P3、P4的同时分别记下它们的位置，过P3、P4作直线O'B交bb'于O'。连接O、O'，OO'就是玻璃砖内折射光线的方向。∠AON为入射角，∠O'ON'为折射角。 7、用量角器量出入射角和折射角的度数。查出它们的正弦值，并把这些数据填入记录表格里。 8、用上述方法分别求出入射角是15°、30°、45°、60°和75°时的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，记录在表格里。 9、算出不同入射角时的值，比较一下，看它们是否接近一个常数。求出几次实验测得的的平均值，这就是这块玻璃的折射率。 注意事项： 1、轻拿轻放玻璃砖，手只能接触玻璃砖的毛面或棱，不能触摸光洁的光学面。严禁把玻璃砖当直尺用。 2、实验过程中，玻璃砖在纸面上的位置不可移动。 3、插针P1与P2、P3与P4的间距要适当地大些，以减小确定光路方向时出现的误差。 4．实验时入射角不能太小（接近零度），否则会使测量误差加大；也不能太大（接近90°），否则会不易观察到P1、P2的像。 5、本实验中如果采用的不是两面平行玻璃砖，如采用三棱镜，半圆形玻璃砖等，只是出射光和入射光不平行，但一样能测出折射率。