高中物理高考 实验14　测量玻璃的折射率 课件

光电磁波第十三章实验十四测量玻璃的折射率主干梳理 对点激活1实实验验时时，将将大大头头针针尽尽可可能能竖竖直直地地插插在在纸纸板板上上，并并且且使使P1与与P2之之间间、P3与与P4之间距离适当大一些，这样可以减小确定光路方向时出现的误差。之间距离适当大一些，这样可以减小确定光路方向时出现的误差。2入入射射角角1应应适适当当大大一一些些，以以减减小小测测量量角角度度的的误误差差，但但入入射射角角不不宜宜太太大，太大会导致反射光太强、折射光太弱，不易确定大，太大会导致反射光太强、折射光太弱，不易确定P3、P4的位置。的位置。3在在操操作作时时，手手不不能能触触摸摸玻玻璃璃砖砖的的光光洁洁光光学学面面，更更不不能能把把玻玻璃璃砖砖当当尺尺子画界线。子画界线。4在实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。在实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。考点细研 悟法培优考点考点 1实验原理与实验操作实验原理与实验操作例例1“测测量量玻玻璃璃的的折折射射率率”实实验验中中，如如图图是是在在纸纸上上留留下下的的实实验验痕痕迹迹，其中直线其中直线a、a是描在纸上的玻璃砖的两个边。是描在纸上的玻璃砖的两个边。尝试解答尝试解答 变变式式1如如图图甲甲所所示示，在在测测量量玻玻璃璃折折射射率率的的实实验验中中，两两位位同同学学先先在在白白纸纸上上放放好好截截面面是是正正三三角角形形ABC的的三三棱棱镜镜，并并确确定定AB和和AC界界面面的的位位置置。然然后后在在棱棱镜镜的的左左侧侧画画出出一一条条直直线线，并并在在线线上上竖竖直直插插上上两两枚枚大大头头针针P1和和P2，再再从棱镜的右侧观察从棱镜的右侧观察P1和和P2的像。的像。(1)此后正确的操作步骤是此后正确的操作步骤是_。A插上大头针插上大头针P3，使，使P3挡住挡住P2的像的像B插上大头针插上大头针P3，使，使P3挡住挡住P1、P2的像的像C插上大头针插上大头针P4，使，使P4挡住挡住P3的像的像D插上大头针插上大头针P4，使，使P4挡住挡住P1、P2的像和的像和P3BD(2)正正确确完完成成上上述述操操作作后后，在在纸纸上上标标出出大大头头针针P3、P4的的位位置置(图图中中已已标标出出)。为为测测量量该该种种玻玻璃璃的的折折射射率率，两两位位同同学学分分别别用用圆圆规规及及刻刻度度尺尺作作出出了了完完整整光光路路图图和和若若干干条条辅辅助助线线，如如图图乙乙、丙丙所所示示。能能够够仅仅通通过过测测量量ED、FG的的长长度度便便可可正正确确计计算算出出折折射射率率的的是是图图_(填填“乙乙”或或“丙丙”)，所所测测玻玻璃璃折折射率的表达式射率的表达式n_(用代表线段长度的字母用代表线段长度的字母ED、FG表示表示)。丙丙 解析解析 考点考点 2数据处理与误差分析数据处理与误差分析例例2在在“测量玻璃的折射率测量玻璃的折射率”实验中：实验中：(1)为了取得较好的实验效果，为了取得较好的实验效果，A必须选用上下表面平行的玻璃砖；必须选用上下表面平行的玻璃砖；B选择的入射角应尽量小些；选择的入射角应尽量小些；C大头针应垂直地插在纸面上；大头针应垂直地插在纸面上；D大头针大头针P1和和P2及及P3和和P4之间的距离适当大些。之间的距离适当大些。其中正确的是其中正确的是_。CD(2)甲甲同同学学在在画画界界面面时时，不不小小心心将将两两界界面面aa和和bb间间距距画画得得比比玻玻璃璃砖砖宽宽度度大大些些，如如图图1所所示示，则则他他测测得得的的折折射射率率_(填填“偏偏大大”“”“偏偏小小”或或“不变不变”)。(3)乙乙同同学学在在量量入入射射角角和和折折射射角角时时，由由于于没没有有量量角角器器，在在完完成成了了光光路路图图以以后后，如如图图2所所示示，以以O点点为为圆圆心心，OA为为半半径径画画圆圆，交交OO延延长长线线于于C点点，过过A点和点和C点作垂直法线的直线分别交于点作垂直法线的直线分别交于B点和点和D点，则他只需要测量点，则他只需要测量_，就可求出玻璃的折射率，就可求出玻璃的折射率n_。偏小偏小 尝试解答尝试解答(2)如如图图，实实线线是是真真实实的的光光路路图图，虚虚线线是是玻玻璃璃砖砖宽宽度度画画大大后后的的光光路路图图，由图可以看出，测出的折射角比真实的大，折射率偏小。由图可以看出，测出的折射角比真实的大，折射率偏小。尝试解答尝试解答 答案答案图见解析图见解析变变式式2某某同同学学为为了了测测量量截截面面为为正正三三角角形形的的玻玻璃璃三三棱棱镜镜的的折折射射率率，先先在在白白纸纸上上放放好好三三棱棱镜镜，在在棱棱镜镜的的左左侧侧插插上上两两枚枚大大头头针针P1和和P2，然然后后在在棱棱镜镜的的右右侧侧观观察察到到P1和和P2的的像像，当当P1的的像像恰恰好好被被P2的的像像挡挡住住时时，插插上上大大头头针针P3和和P4，使使P3挡挡住住P1、P2的的像像，P4也也挡挡住住P1、P2的的像像，在在纸纸上上标标出出的的大大头头针针的的位置和三棱镜的轮廓如图所示。位置和三棱镜的轮廓如图所示。(1)在图上画出对应的光路。在图上画出对应的光路。答案答案 答案答案(2)为为了了测测出出三三棱棱镜镜玻玻璃璃材材料料的的折折射射率率，若若以以AB为为分分界界面面，需需要要测测量量的的量是量是_，在图上标出它们。，在图上标出它们。答案答案标记见解析标记见解析(3)三棱镜玻璃材料折射率的计算公式是三棱镜玻璃材料折射率的计算公式是n_。(4)若若在在描描绘绘三三棱棱镜镜轮轮廓廓的的过过程程中中，放放置置三三棱棱镜镜的的位位置置发发生生了了微微小小的的平平移移(移移至至图图中中的的虚虚线线位位置置，底底边边仍仍重重合合)，若若仍仍以以AB为为分分界界面面，则则三三棱棱镜镜玻玻璃璃材材料料折折射射率率的的测测量量值值_真真实实值值(选选填填“大大于于”“”“小小于于”或或“等等于于”)。大于大于 解析解析(1)光路图如图所示。光路图如图所示。(2)若以若以AB为分界面，需要测量的量为入射角为分界面，需要测量的量为入射角1、折射角、折射角2，如图所示。，如图所示。(4)若若在在描描绘绘三三棱棱镜镜轮轮廓廓的的过过程程中中，放放置置三三棱棱镜镜的的位位置置发发生生了了微微小小的的平平移移，仍仍以以AB为为分分界界面面，将将入入射射光光线线与与AB(虚虚线线)的的交交点点和和出出射射光光线线与与BC(虚虚线线)的的交交点点连连接接起起来来，从从而而可可知知该该连连接接线线发发生生偏偏转转，导导致致折折射射角角变变小小，而而入入射角不变，所以折射率的测量值比真实值大。射角不变，所以折射率的测量值比真实值大。解析解析 考点考点 3实验拓展与创新实验拓展与创新例例3现现要要估估测测一一矩矩形形玻玻璃璃砖砖的的折折射射率率n，给给定定的的器器材材有有：待待测测玻玻璃璃砖砖、白白纸纸、铅铅笔笔、大大头头针针1枚枚、直直尺尺、直直角角三三角角板板。实实验验时时，先先将将直直尺尺的的一一端端O和和另另一一点点M标标上上两两个个明明显显的的标标记记，再再将将玻玻璃璃砖砖平平放放在在白白纸纸上上，沿沿其其两两个个长长边边在在白白纸纸上上画画出出两两条条直直线线AB、CD，再再将将直直尺尺正正面面紧紧贴贴玻玻璃璃砖砖的的左左边边缘缘放放置置，使使O点点与与直直线线CD相相交交，并并在在白白纸纸上上记记下下点点O、M的的位位置置，如如图图所所示示，然然后后在在右右上上方方通通过过AB所所在在界界面面向向左左下下方方观观察察，调调整整视视线线方方向向，直直到到O点点的的像像与与M点点的的像像重重合合，再再在在AB直直线线上上插插上上大大头头针针，使使大大头头针针挡挡住住M、O的的像像，记下大头针记下大头针P点的位置。点的位置。(1)请在原图上作出光路图；请在原图上作出光路图；答案答案 图见解析图见解析(2)计计算算玻玻璃璃砖砖的的折折射射率率的的表表达达式式为为：n_(用用字字母母P和和图图中中已已知线段的字母表示知线段的字母表示)。答案答案 尝试解答尝试解答 解析解析 变变式式3某某同同学学用用大大头头针针、三三角角板板、量量角角器器等等器器材材测测半半圆圆形形玻玻璃璃砖砖的的折折射射率率。开开始始玻玻璃璃砖砖的的位位置置如如图图中中实实线线所所示示，使使大大头头针针P1、P2与与圆圆心心O在在同同一一直直线线上上，该该直直线线垂垂直直于于玻玻璃璃砖砖的的直直径径边边，然然后后使使玻玻璃璃砖砖绕绕圆圆心心O缓缓慢慢转转动动，同同时时在在玻玻璃璃砖砖直直径径边边一一侧侧观观察察P1、P2的的像像，且且P2的的像像挡挡住住P1的的像像。如如此此观观察察，当当玻玻璃璃砖砖转转到到图图中中虚虚线线位位置置时时，上上述述现现象象恰恰好好消消失失。此此时时只只需需测测量量出出_，即即可可计计算算出出玻玻璃璃砖砖的的折折射射率率。请用你的测量量表示出折射率请用你的测量量表示出折射率n_。玻璃砖直径边绕玻璃砖直径边绕O点转过的角度点转过的角度 解析解析 高考模拟 随堂集训1(2019天天津津高高考考)某某小小组组做做测测定定玻玻璃璃的的折折射射率率实实验验，所所用用器器材材有有：玻玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规，笔，白纸。璃砖，大头针，刻度尺，圆规，笔，白纸。下列哪些措施能够提高实验准确程度下列哪些措施能够提高实验准确程度_。A选用两光学表面间距大的玻璃砖选用两光学表面间距大的玻璃砖B选用两光学表面平行的玻璃砖选用两光学表面平行的玻璃砖C选用粗的大头针完成实验选用粗的大头针完成实验D插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些AD 该该小小组组用用同同一一套套器器材材完完成成了了四四次次实实验验，记记录录的的玻玻璃璃砖砖界界线线和和四四个个大大头针扎下的孔洞如下图所示，其中实验操作正确的是头针扎下的孔洞如下图所示，其中实验操作正确的是_。D 该该小小组组选选取取了了操操作作正正确确的的实实验验记记录录，在在白白纸纸上上画画出出光光线线的的径径迹迹，以以入入射射点点O为为圆圆心心作作圆圆，与与入入射射光光线线、折折射射光光线线分分别别交交于于A、B点点，再再过过A、B点点作作法法线线NN的的垂垂线线，垂垂足足分分别别为为C、D点点，如如图图所所示示，则则玻玻璃璃的的折折射射率率n_。(用图中线段的字母表示用图中线段的字母表示)解解析析测测定定玻玻璃璃折折射射率率的的关关键键是是根根据据入入射射光光线线和和出出射射光光线线确确定定在在玻玻璃璃中中的的传传播播光光线线，因因此此选选用用光光学学表表面面间间距距大大的的玻玻璃璃砖砖以以及及使使同同侧侧两两枚枚大大头头针针间间的的距距离离尽尽量量大大些些都都有有利利于于提提高高实实验验的的准准确确程程度度，A、D正正确确；两两光光学学表表面面是是否否平平行行不不影影响响折折射射率率的的测测量量，为为减减小小误误差差，应应选选用用细细长长的的大大头头针针，故故B、C错误。错误。两两光光学学表表面面平平行行的的玻玻璃璃砖砖的的入入射射光光线线与与出出射射光光线线平平行行，在在空空气气中中的的入入射射角角大大于于玻玻璃璃中中的的折折射射角角，在在题题图图中中，根根据据玻玻璃璃砖砖界界线线及及四四个个孔孔洞洞位位置置分别作出光路图及法线，如图分别作出光路图及法线，如图1所示分析可知实验操作正确的是所示分析可知实验操作正确的是D。解析解析 解析解析 2.(2015北北京京高高考考)“测测定定玻玻璃璃的的折折射射率率”的的实实验验中中，在在白白纸纸上上放放好好玻玻璃璃砖砖，aa和和bb分分别别是是玻玻璃璃砖砖与与空空气气的的两两个个界界面面，如如图图所所示示。在在玻玻璃璃砖砖的的一一侧侧插插上上两两枚枚大大头头针针P1和和P2，用用“”表表示示大大头头针针的的位位置置，然然后后在在另另一一侧侧透透过过玻玻璃璃砖砖观观察察，并并依依次次插插上上大大头头针针P3和和P4。在在插插P3和和P4时时，应应使使_(选选填选项前的字母填选项前的字母)。AP3只挡住只挡住