《2019年度高三物理一轮系列优质课件:第十四章 实验十五 测定玻璃的折射率 》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2019年度高三物理一轮系列优质课件:第十四章 实验十五 测定玻璃的折射率 (24页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、第十四章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论,实验十五 测定玻璃的折射率,过好双基关,图1,2.实验器材 木板、白纸、 、大头针、图钉、量角器、三角板、铅笔. 3.实验步骤 (1)用图钉把白纸固定在木板上. (2)在白纸上画一条直线aa,并取aa上的一点O为入射点,作过O点的法线NN. (3)画出线段AO作为入射光线,并在AO上插上P1、P2两根大头针. (4)在白纸上放上玻璃砖,使玻璃砖的一条长边与直线aa对齐,并画出另一条长边的对齐线bb.,玻璃砖,(5)眼睛在bb的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向,使P1的像被P2的像挡住,然后在眼睛这一侧插上大头针P3,使P3挡住P1、P2
2、的像,再插上P4,使P4挡住P3和P1、P2的像. (6)移去玻璃砖,拔去大头针,由大头针P3、P4的针孔位置确定出射光线OB及出射点O,连接O、O得线段OO. (7)用量角器测量入射角1和折射角2,并查出其正弦值sin 1和sin 2. (8)改变入射角,重复实验,算出不同入射角时的 ,并取平均值.,1.数据处理 (1)计算法:用量角器测量入射角1和折射角2,并查出其正弦值sin 1和sin 2.算出不同入射角时的 ,并取平均值. (2)作sin 1sin 2图象:改变不同的入射角1,测 出不同的折射角2,作sin 1sin 2的图象,由n可知图象应为过原点的直线,如图2所示,其 斜率为 .
3、,图2,折射率,图3,2.注意事项 (1)用手拿玻璃砖时,手只能接触玻璃砖的毛面或棱,不能触摸光洁的光学面,严禁把玻璃砖当尺子画玻璃砖的另一边bb. (2)实验过程中,玻璃砖在纸上的位置不可移动. (3)大头针应竖直地插在白纸上,且玻璃砖每两枚大头针P1与P2间、P3与P4间的距离应大一点,以减小确定光路方向时造成的误差. (4)实验时入射角不宜过小,否则会使测量误差过大,也不宜过大,否则在bb一侧将看不到P1、P2的像.,研透命题点,例1 如图4所示,某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率.在平铺的白纸上垂直纸面插大头针P1、P2确定入射光线,并让入射光线过圆心O,在玻璃砖(图中实线部分)
4、另一侧垂直纸面插大头针P3,使P3挡住P1、P2的像,连接OP3,图中MN为分界线,虚线半圆与玻璃砖对称,B、C分别是入射光线、折射光线与圆的交点,AB、CD均垂直于法线并分别交法线于A、D点.,命题点一 教材原型实验,基础考点 自主悟透,图4,(1)设AB的长度为l1,AO的长度为l2,CD的长度为l3,DO为的长度为l4,为较方便地表示出玻璃砖的折射率,需用刻度尺测量_,则玻璃砖 的折射率可表示为_.,答案,解析,l1和l3,(2)该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度,由此测得玻璃砖的折射率将_(选填“偏大”“偏小”或“不变”).,答案,解析,偏大,变式1 某同
5、学利用“插针法”测定玻璃的折射率,所用的玻璃砖两面平行.正确操作后,作出的光路图及测出的相关角度如图5所示.,图5,(1)此玻璃的折射率计算式为n_ (用图中的1、2表示).,答案,解析,(2)如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择,为了减小误差,应选用宽度_(填“大”或“小”)的玻璃砖来测量.,答案,大,解析 根据平行玻璃砖对光线的影响可知,玻璃砖宽度越大,侧移量越大,折射角的测量误差越小.,解析,变式2 在用插针法测定玻璃砖的折射率的实验中,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6、和所示,其中甲、丙两同学用的是矩形玻璃砖,乙同学用的是梯形玻璃砖.他们的
6、其他操作均正确,且均以aa、bb为界面画光路图.,(1)甲同学测得的折射率与真实值相比_(填“偏大”“偏小”或“不变”).,偏小,答案,解析 用题图测定折射率时,测出的折射角偏大,折射率偏小;,图6,解析,(2)乙同学测得的折射率与真实值相比_(填“偏大”“偏小”或“不变”).,不变,答案,解析 用图测定折射率时,只要操作正确,则测得的折射率与真实值相同;,解析,(3)丙同学测得的折射率与真实值相比_.,可能偏大、可能偏小、可能不变,解析 用图测定折射率时,无法确定折射光线偏折角与真实值的大小关系,所以测得的折射率可能偏大、可能偏小、可能不变.,例2 某同学测量玻璃砖的折射率,准备了下 列器材
7、:激光笔、直尺、刻度尺、一面镀有反 射膜的平行玻璃砖.如图7所示,直尺与玻璃砖、 平行放置,激光笔发出的一束激光从直尺上O 点射向玻璃砖表面,在直尺上观察到A、B两 个光点,读出OA间的距离为20.00 cm,AB间的距离为6.00 cm,测得图中直尺到玻璃砖上表面距离d110.00 cm,玻璃砖厚度d24.00 cm.玻璃的折射率n_,光在玻璃中传播速度v_ m/s(光在真空中传播速度c3.0108 m/s,结果均保留两位有效数字).,命题点二 实验拓展与创新,能力考点 师生共研,答案,解析,图7,1.2,2.5108,变式3 某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆 形玻璃砖的折射率.开
8、始玻璃砖的位置如图8中实线所示, 使大头针P1、P2与圆心O在同一直线上,该直线垂直于玻 璃砖的直径边,然后使玻璃砖绕圆心O缓慢转动,同时在 玻璃砖的直径边一侧观察P1、P2的像,且P2的像挡住P1的 像.如此观察,当玻璃砖转到图中虚线位置时,上述现象恰好消失.此时只需测量出_,即可计算出玻璃砖的折射率. 请用你测量的量表示出折射率n_.,图8,玻璃砖直径边绕O点转过的角度,答案,解析,变式4 小明同学设计了一个用刻度尺测半圆形玻璃 砖折射率的实验,如图9所示,他进行的主要步骤是: A.用刻度尺测玻璃砖的直径AB的大小d. B.先把白纸固定在木板上,将玻璃砖水平放置在白纸上,用笔描出玻璃砖的边
9、界,将玻璃砖移走,标出玻璃砖的圆心O、直径AB、AB的法线OC. C.将玻璃砖放回白纸的原处,长直尺MN紧靠A点并与直径AB垂直放置. D.调节激光器,使PO光线从玻璃砖圆弧面沿半径方向射向圆心O,并使长直尺MN的左右两侧均出现亮点,记下左侧亮点到A点的距离x1,右侧亮点到A点的距离x2.则:,图9,(1)小明利用实验数据计算此玻璃砖折射率的表达式为n_.,答案,解析,(2)关于上述实验,以下说法正确的是_. A.在BOC的范围内,改变入射光线PO的入射角,直尺MN上可能只出现一个亮点 B.左侧亮点到A点的距离x1一定小于右侧亮点到A点的距离x2 C.左侧亮点到A点的距离x1一定大于右侧亮点到A点的距离x2 D.要使左侧亮点到A点的距离x1增大,应减小入射角,答案,解析,解析 当入射角大于或等于发生全反射的临界角时,直尺MN上只出现一个亮点,故A正确. 光从玻璃射入空气,折射角大于入射角,通过几何关系知,x1x2,故B正确,C错误. 减小入射角,则折射角减小,x1增大,故D正确.,