《步步高高三物理(新课标)一轮讲义：实验14测定玻璃的折射率》由会员分享，可在线阅读，更多相关《步步高高三物理(新课标)一轮讲义：实验14测定玻璃的折射率（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第 1 页 共 9 页实验十四测定玻璃的折射率考纲解读 1.学会用插针法确定光路.2.会用玻璃砖和光的折射定律测定玻璃的折射率基本实验要求 规律方法总结1实验原理如实验原理图甲所示，当光线 AO1 以一定的入射角 1 穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线 AO1 对应的出射光线 O2B，从而求出折射光线 O1O2和折射角 2，再根据 n 或 nsin 1sin 2算出玻璃的折射率PNQN2实验器材木板、白纸、玻璃砖、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.1实
2、验数据处理(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sin 1sin 2(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 图象，由 n 可知图象应为直线，sin 1sin 2如实验原理图乙所示，其斜率为折射率(3)“单位圆”法确定 sin 1、sin 2，计算折射率 n.以入射点 O 为圆心，以一定的长度 R 为半径画圆，交入射光线 OA 于 E 点，交折射光线 OO于 E点，过 E 作 NN的垂线EH，过 E作 NN的垂线 EH .如实验第 2 页
3、共 9 页(3)画出线段 AO 作为入射光线，并在 AO上插上 P1、P 2 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.(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、P 2 的像，再插上 P4，使 P4 挡住 P3 和 P1、P 2 的像(6)移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P3、P 4 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
4、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sin 1sin 2原理图丙所示，sin 1 ，sin 2EHOE，OE OE R，则 n E HOE sin 1sin 2.只要用刻度尺量出 EH、EH的EHE H长度就可以求出 n.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、P 3 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
5、使测量误差过大，也不宜过大，否则在 bb一侧将看不到 P1、P 2 的像考点一对实验操作的考查例 1(2012江苏12B(2)“测定玻璃的折射率”实验中，在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针 A、B ，在另一侧再竖直插两个大头针 C、D.在插入第四个大头针 D 时，要使它_图 1 是在白纸上留下的实验痕迹，其中直线 a、a是描在纸上的玻璃砖的两个边根据该图可算得玻璃的折射率 n_.(计算结果保留两位有效数字)第 3 页 共 9 页图 1解析 确定出射光线时应使 D 挡住 C 和 A、B 的像，作 图如 图所示，以 O 为圆心，OO为半径作圆交 AB 于 E 点，过 E 作 a 的平行线交法线于 F，
6、根据 n 得 n ，测sin isin r EFO P量 EF 和 OP 长度得 n1.8(1.6 1.9 均正确，方法亦有多种) 答案挡住 C 及 A、B 的像1.8(1.6 1.9 都算对)考点二对数据处理与误差分析的考查例 2某同学利用“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 2 所示图 2(1)此玻璃的折射率计算式为 n_( 用图中的 1、 2 表示)；(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”) 的玻璃砖来测量解析 (1)据题意可知入射角为 90 1，折射角 为 90 2，则玻璃
7、的折射率为 n .sin 90 1sin 90 2 cos 1cos 2(2)玻璃砖越宽，光 线在玻璃砖内的传播方向越容易确定，测量结果越准确故应选用宽度大的玻璃砖来测量答案(1) (2)大cos 1cos 2或 sin 90 1sin 90 2创新实验设计例 3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 3 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 P1、P 2，并保持 P1、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
8、的法线，而后在图中右上方区域观察 P1、P 2 的像，并在圆周上插上大头针P3，使 P3 正好挡住 P1、P 2 的像，同学们通过计算，预先在圆周 EC 部分刻好了折射率第 4 页 共 9 页的值，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，则：图 3(1)若AOF30，OP 3 与 OC 的夹角为 30，则 P3 处所对应的折射率的值为_(2)图中 P3、P 4 两位置哪一处所对应的折射率的值大？答：_.(3)作 AO 的延长线交圆周于 K，K 处所对应的折射率值应为_解析(1)根据折射定律 n ，题中 160 ，2AOF30，所以 n .sin 1sin 2 sin 60s
9、in 30 3(2)题图中 P4对应的入射角大于 P3 所对应的入射角，所以 P4对应的折射率的值大(3)因 A、O、K 在一条直 线上，入射角等于折射角，所以 K 处对应的折射率的值应为 1.答案(1) (2)P 4 处对应的折射率的值大(3)131用两面平行的玻璃砖测定玻璃的折射率的实验中，已画好玻璃砖界面 aa和 bb，若不慎将玻璃砖向上平移了一些，放在图 4 所示的位置上，而实验中其他操作均正确，则测得的折射率将()图 4A偏大 B偏小 C不变 D无法确定答案C解析 经过玻璃砖的光路如图 中实线所示，由于所作的玻璃砖分界线不是实际的分界线，而是如图 中虚线所示，由几何知 识可知，测出的
10、折射角与真实的折射角相同2某同学做“测定玻璃的折射率”实验时，用他测得的多组入射角 1 与折射角 2 作出 sin 1sin 2 的图象如图 5 所示，下列判断不正确的是( )第 5 页 共 9 页图 5A他做实验时，研究的是光线从空气射入玻璃的折射现象B玻璃的折射率为 0.67C玻璃的折射率为 1.5D玻璃临界角的正弦值为 0.67答案B解析由 sin 1sin 2图象可知， 1.51 ，故光是从空气射入玻璃的，入射sin 1sin 2 10.67角为 1，A 正确由折射率的定义知 n1.5，B 错误，C 正确由临界角定义知临界角的正弦值 sin C 0.67，D 正确故选 B.1n3某同学
11、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始玻璃砖的位置如图 6 中实线所示，使大头针 P1、P 2 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、P 2 的像，且使 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须测量出_，即可计算出玻璃砖的折射率请用你的测量量表示出折射率 n_.图 6答案玻璃砖直径边绕 O 点转过的角度 1sin 解析“P 2 的像挡住 P1 的像的现象恰好消失”意味着刚好发生全反射现象，此时玻璃砖内光线的入射角恰好等于临界角 C，玻璃 砖转过
12、 ，入射光路的法线也转过同样的角度，入射角 C .根据 n 得 n .1sin C 1sin 4如图 7 所示，一个学生用广口瓶和刻度尺测定水的折射率，请填写下述实验步骤中的空白第 6 页 共 9 页图 7(1)用_测出广口瓶瓶口内径 d.(2)在瓶内装满水(3)将刻度尺沿瓶口边缘_插入水中(4)沿广口瓶边缘向水中刻度尺正面看去，若恰能看到刻度尺的 0 刻度( 即图中 A 点)，同时看到水面上 B 点刻度的像 B恰与 A 点的像相重合(5)若水面恰与直尺的 C 点相平，读出_和_的长度(6)由题中所给条件，可以计算水的折射率 n_.答案(1)刻度尺(3) 竖直(5) ACAB(6) d2 AC
13、2d2 AB AC2解析由光路图知：sin 1 ，sin 2 ，根据折射定律 n dd2 BC2 dd2 AC2 sin 1sin 2d2 AC2d2 AB AC25在“测定玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作插好了 4 枚大头针，如图 8 所示图 8(1)在图 9 中画出完整的光路图：图 9(2)对你画出的光路图进行测量和计算，求得该玻璃砖的折射率 n_( 保留 3 位第 7 页 共 9 页有效数字)(3)为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象，某同学做了两次实验，经正确操作插好了 8 枚大头针，如图 10 所示图中 P1 和 P2 是同一入射光线上的 2 枚大头针，其对应出射光线上的 2
14、枚大头针是 P3 和_( 填“A”或“B ”)图 10答案(1)见解析图(2)1.53(说明：0.03 范围内都可)(3)A解析 (1)分别连接玻璃砖两侧的大头针所在的点并延长，与玻璃砖边分别相交，标出传播方向，然后连接玻璃砖边界的两交点，即为光线在玻璃砖 中的传播路径光路图如图所示(2)设方格纸上小正方形的边长为 1，光线的入射角为 1，折射角为 2，则 sin 10.798，sin 2 0.5215.35.32 42 2.22.22 3.62所以该玻璃砖的折射率 n 1.53sin 1sin 2 0.7980.521(3)由题图可知，光线 P1P2 入射到玻璃砖上时，相当于光线射到了一个三棱镜上，因此出射光线将向底边偏折，所以出射光 线过 P3 和 A.6如图 11 所示为光学实验用的长方体玻璃砖，它的_面不能用手直接接触图 11在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔 a、b、c的位置相同，且插在 c 位置的针正好挡住插在 a、b 位置的针的像，但最后一个针孔的第 8 页 共 9 页位置不同，分别为 d、e 两点，如图 12 所示计算折射率时，用_(填“d”或“e”)点得到的值较小，用_( 填“d”或“e ”)点得到的值误差较小图 12答案光学de
