【步步高】年高考物理大一輪 實驗十四 測定玻璃的折射率 新人教版選修34

實驗十四測定玻璃的折射率一、實驗?zāi)康臏y定玻璃的折射率二、實驗原理如圖1所示，abba為兩面平行的玻璃磚，光線的入射角為1，折射角為2，根據(jù)n可以計算出玻璃的折射率圖1三、實驗器材木板、白紙、玻璃磚、大頭針、圖釘、量角器、三角板、鉛筆四、實驗步驟1用圖釘把白紙固定在木板上2在白紙上畫一條直線aa，并取aa上的一點O為入射點，作過O的法線NN.3畫出線段AO作為入射光線，并在AO上插上P1、P2兩根大頭針4在白紙上放上玻璃磚，使玻璃磚的一條長邊與直線aa對齊，并畫出另一條長邊的對齊線bb.5眼睛在bb的一側(cè)透過玻璃磚觀察兩個大頭針并調(diào)整視線方向，使P1的像被P2的像擋住，然后在眼睛這一側(cè)插上大頭針P3，使P3擋住P1、P2的像，再插上P4，使P4擋住P3和P1、P2的像6移去玻璃磚，拔去大頭針，由大頭針P3、P4的針孔位置確定出射光線OB及出射點O，連接O、O得線段OO.7用量角器測量入射角1和折射角2，并查出其正弦值sin 1和sin 2.8改變?nèi)肷浣牵貜?fù)實驗，算出不同入射角時的，并取平均值五、誤差分析1入射光線和折射光線確定的不準確性2測量入射角和折射角時的誤差六、注意事項1玻璃磚應(yīng)選用厚度、寬度較大的2大頭針應(yīng)豎直地插在白紙上，且間隔要大些3實驗時入射角不宜過大或過小，一般在1575之間4玻璃磚的折射面要畫準，不能用玻璃磚界面代替直尺畫界線5實驗過程中，玻璃磚和白紙的相對位置不能改變記憶口訣白紙上面畫邊緣，然后才放玻璃磚；兩針決定入射光，再插一針擋兩像；兩針兩像成一線，去磚畫圖是重點；入射線，折射線，做出法線角出現(xiàn)；入射角，折射角，不大不小是最好；拿磚要觸毛玻面，插針豎直做實驗.圖2例1 一塊玻璃磚有兩個相互平行的表面，其中一個表面是鍍銀的(光線不能通過此表面)現(xiàn)要測定此玻璃磚的折射率，給定的器 材還有：白紙、鉛筆、大頭針4枚(P1、P2、P3、P4)、帶有刻度 的直角三角板、量角器實驗時，先將玻璃磚放到白紙上，使上述兩個相互平行的表面與紙面垂直在紙面上畫出直線aa和bb，aa表示鍍銀的玻璃表面，bb表示另一表面，如圖2所示然后，在白紙上豎直插上兩枚大頭針P1、P2.用P1、P2的連線表示入射光線(1)為了測量折射率，應(yīng)如何正確使用大頭針P3、P4？試在題圖中標出P3、P4的位置(2)然后，移去玻璃磚與大頭針試在題圖中通過作圖的方法標出光線從空氣到玻璃中的入射角1與折射角2.簡要寫出作圖步驟(3)寫出用1、2表示的折射率公式n_.圖3例2實驗室有一塊長方體透明介質(zhì)，截面如圖3中ABCD所示AB的長度為l1，AD的長度為l2，且AB和AD邊透光，而BC和CD邊不透光且射到這兩個邊的光線均被全部吸收現(xiàn)讓一平行光束以入射角1射到AB面，經(jīng)折射后AD面上有光線射出甲、乙兩同學(xué)分別用不同的方法測量該長方體介質(zhì)的折射率(1)甲同學(xué)的做法是：保持射到AB面上光線的入射角1不變，用一遮光板由A點沿AB緩慢推進，遮光板前端推到P時，AD面上恰好無光線射出，測得AP的長度為l3，則長方體介質(zhì)的折射率可表示為n_；(2)乙同學(xué)的做法是：緩慢調(diào)節(jié)射到AB面上光線的入射角，使AD面也恰好無光線射出測得此時射到AB面上光線的入射角為2，則長方體介質(zhì)的折射率可表示為n_；(3)1和2的關(guān)系為：1_2(填“>”、“<”或“”)圖4例3學(xué)校開展研究性學(xué)習(xí)，某研究小組的同學(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4所示在一圓盤上，過其圓心O作兩條互相垂直的直徑BC、EF，在半徑OA上，垂直盤面插下兩枚大頭針P1、P2，并保持P1、P2位置不變，每次測量時讓圓盤的下半部分豎直進入液體中，而且總使得液面與直徑BC相平，EF作為界面的法線，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的像，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_(2)圖中P3、P4兩位置哪一處所對應(yīng)的折射率的值大？答：_.(3)作AO的延長線交圓周于K，K處所對應(yīng)的折射率值應(yīng)為_.1關(guān)于“測定玻璃的折射率”的實驗中，下列說法中不正確的是 ()A有一組入射角(10)和折射角，便可以得出玻璃的折射率B在本實驗中采用玻璃磚，這是因為只有玻璃磚才能測出玻璃的折射率C本實驗的各項步驟，都是為了找到給定的入射角的折射角而設(shè)計的D棱鏡、半圓形玻璃磚等都可以用來測定玻璃的折射率圖52用兩面平行的玻璃磚測定玻璃的折射率的實驗中，已畫好玻璃磚界面aa和bb，若不慎將玻璃磚向上平移了一些，放在圖5所示的位置上，而實驗中其他操作均正確，則測得的折射率將 ()A偏大 B偏小 C不變 D無法確定3在用插針法測定玻璃磚折射率的實驗中，甲、乙、丙三位同學(xué)在紙上畫出的界面aa、bb與玻璃磚位置的關(guān)系分別如圖6、和所示，其中甲、丙兩同學(xué)用的是矩形玻璃磚，乙同學(xué)用的是梯形玻璃磚他們的其他操作均正確，且均以aa、bb為界面畫 光路圖，則圖 6甲同學(xué)測得的折射率與真實值相比_(填“偏大”“偏小”或“不變”)乙同學(xué)測得的折射率與真實值相比_(填“偏大”“偏小”或“不變”)丙同學(xué)測得的折射率與真實值相比_圖74如圖7所示，某同學(xué)用插針法測定一半圓形玻璃磚的折射率，在平鋪的白紙上垂直紙面插上大頭針P1、P2確定入射光線，并讓入射光線過圓心O，在玻璃磚(圖中實線部分)另一側(cè)垂直紙面插大頭針P3，使P3擋住P1、P2的像，連接OP3.圖中MN為分界面，虛線半圓與玻璃磚對稱，B、C分別是入射光線、折射光線與圓的交點，AB、CD均垂直于法線并分別交法線于A、D點(1)設(shè)AB的長度為l1，AO的長度為l2，CD的長度為l3，DO的長度為l4，為較方便地表示出玻璃磚的折射率，需用刻度尺測量_，則玻璃磚的折射率可表示為_(2)該同學(xué)在插大頭針P3前不小心將玻璃磚以O(shè)為圓心順時針轉(zhuǎn)過一小角度，由此測得玻璃磚的折射率將_(填“偏大”、“偏小”或“不變”)圖85用三棱鏡做測定玻璃折射率的實驗，先在白紙上放好三棱鏡，在棱鏡的一側(cè)插入兩枚大頭針P1和P2，然后在棱鏡的另一側(cè)觀察，調(diào)整視線使P1的像被P2的像擋住，接著在眼睛所在的一側(cè)插兩枚大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P3和P1、P2的像，在紙上標出的大頭針的位置和三棱鏡輪廓如圖8所示(1)在本題的圖上畫出所需的光路(2)為了測出棱鏡玻璃的折射率，需要測量的量是_，_，在圖上標出它們(3)計算折射率的公式是n_.圖96. 用圓弧狀玻璃磚做測定玻璃折射率的實驗時，先在白紙上放好圓弧狀玻璃磚，在玻璃磚的一側(cè)豎直插上兩枚大頭針P1、P2， 然后在玻璃磚的另一側(cè)觀察，調(diào)整視線使P1的像被P2的像擋住接著在眼睛所在的一側(cè)插兩枚大頭針P3和P4，使P3擋住P1和P2的像，P4擋住P3及P1和P2的像在紙上已標出大頭針位置和圓弧狀玻璃磚輪廓如圖9所示(O為兩圓弧圓心，圖中已畫出經(jīng)過P1、P2點的入射光線)(1)在圖上補畫出所需的光路(2)為了測出玻璃磚的折射率，需要測量入射角1和折射角2，請在圖中標出這兩個角(3)用所測物理量計算折射率的公式是n_.(4)為了保證在弧面CD得到出射光線，實驗過程中，光線在弧面AB的入射角應(yīng)盡量_(“小一些”或“無所謂”或“大一些”)答案課堂探究例1(1)、(2)見解析(3)例2(1)(2)(3)>例3(1)(2)P4對應(yīng)的折射率的值大(3)1隨堂訓(xùn)練1B2C經(jīng)過玻璃磚的光路如圖中實線所示，由于所作的玻璃磚分界線不是實際的分界線，如圖中虛線所示，由幾何知識可知，測出的折射角與真實的折射角相同3偏小不變可能偏大，可能偏小，也可能不變4(1)l1和l3(2)偏大5見解析解析(1)光路圖如圖所示，畫出通過P1、P2的入射光線，交AC面于O，畫出通過P3、P4的出射光線交AB面于O，連接OO，則光線OO就是入射光線P1P2在三棱鏡中的折射光線(2)在所畫的圖上注明入射角1和折射角2，并畫出虛線部 分，用量角器量出1和2(或用直尺測出線段EF、OE、GH、OG的長度)(3)n(或因為sin 1，sin 2，則n)6(1)、(2)見解析(3)(4)小一些解析(1)光路圖如圖所示(2)入射角1和折射角2如圖中所示6