2017-2018學(xué)年高中物理 第四章 光的折射 小專題研究（五）測定水的折射率的四種方法教學(xué)案 教科版選修-

1、學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精小專題研究（五） 測定水的折射率的四種方法1成像法原理:利用水面的反射成像和水面的折射成像。方法:如圖1所示,在一盛滿水的燒杯中，緊挨杯口豎直插一直尺,在直尺的對面觀察水面，能同時看到直尺在水中的部分和露出水面部分的像，若從點p看到直尺在水下最低點的刻度b的像b(折射成像）恰好跟直尺在水面上刻度a的像a(反射成像）重合，讀出ac、bc的長，量出燒杯內(nèi)徑d，即可求出水的折射率:n 圖12插針法原理：利用光的折射定律。方法:如圖2所示，取一方木板，在板上畫出互相垂直的兩條線ab、mn，從它們的交點o處畫直線op（使pon45），在直線op上p、q兩點豎直插兩枚大頭針.把木

2、板豎直插入水中，使ab與水面相平，mn與水面垂直。在水面上觀察,調(diào)整視線使p的像被q的像擋住,再在木板s、t處各插一枚大針，使s擋住q、p的像，t擋住s及q、p的像。從水中取出木板，畫出直線st,量出圖中的角i、r，則水的折射率nsin i/sin r。圖23視深法原理:利用視深公式hh/n.方法：在一盛水的燒杯底部放一粒綠豆，在水面上方吊一根針,如圖3所示.調(diào)節(jié)針的位置，直到針尖在水中的像與看到的綠豆重合,測出針尖距水面距離即為杯中水的視深h，再測出水的實際深度h,則水的折射率nh/h。圖34全反射法原理：利用全反射現(xiàn)象.方法：在一盛滿水的大玻璃缸下面放一發(fā)光電珠，如圖4所示.在水面上觀察，

3、看到一圓的發(fā)光面，量出發(fā)光面直徑d及水深h，則水的折射率n。圖4例證如圖5所示，在水面上放置一個足夠大的遮光板，板上有一個半徑為r的圓孔，圓心的正上方h處放一個點光源s，在水面下深h處的底部形成半徑為r的圓形光亮區(qū)域（圖中未畫出）。測得r8 cm，h6 cm，h24 cm，r26 cm，求水的折射率。圖5解析根據(jù)光路圖，可知sin 10。8，sin 20。6由折射定律得：n得n。答案1學(xué)校開展研究性學(xué)習(xí),某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)根據(jù)所學(xué)的光學(xué)知識，設(shè)計了一個測量液體折射率的儀器,如圖6所示。在一個圓形木盤上過其圓心o作兩條相互垂直的直徑bc、ef，在半徑oa上垂直圓盤面插下兩枚大頭針p1、p2，

4、并保持p1、p2的位置不變，每次測量時，讓圓盤的bfc部分豎直進(jìn)入液體中,而且總使得液面與直徑bc相平，ef為界面的法線,而后在圖中右上方區(qū)域觀察p1、p2的像，并在圓周上插上大頭針p3，使p3正好擋住p1、p2。同學(xué)們通過計算，預(yù)先在圓周ec部分刻好了折射率的值。這樣只要根據(jù)p3所插的位置，就可直接讀出液體折射率的值.則：(1）若aof30，op3與oc的夾角為30，則p3處所對應(yīng)的折射率的值為_。圖6（2)圖中p3、p4兩位置哪一處所對應(yīng)的折射率值大？_。(3)作ao的延長線交圓周于k，k處所對應(yīng)的折射率的值應(yīng)為_。解析:(1)n。（2)p4對應(yīng)的入射角大，所以折射率大。(3)當(dāng)在k位置時

5、，入射角與折射角相等，所以折射率等于1.答案：(1）(2)p4(3)12一個圓柱形筒，直徑12 cm，高16 cm,人眼在筒側(cè)上方某處觀察,所見筒側(cè)的深度為9 cm。當(dāng)筒中裝滿液體時，則人眼又恰能看到筒側(cè)的最低點.求：(1)此液體的折射率.（2）光在此液體中的傳播速度。解析:先畫出一圓柱形筒，筒高為h16 cm，直徑d12 cm。人眼在a處，筒側(cè)底部“最低點”為b,筒內(nèi)無液體時，人眼能見深度h9 cm.筒內(nèi)盛滿液體時，人眼看到b點.根據(jù)光的折射畫出光路如圖所示。(1)sin isin r此液體的折射率n（2)光在此液體中的傳播速度v2.25108 m/s答案:（1)(2)2。25108 m/s攀上山峰，見識