高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十三章 振動與波 光學(xué) 相對論 第6講 實驗 測定玻璃的折射率課件.ppt

課標(biāo)版物理 第6講實驗 測定玻璃的折射率 實驗?zāi)康?1 測定玻璃的折射率 2 學(xué)會用插針法確定光路 實驗原理 如圖所示 當(dāng)光線ao以一定的入射角 1穿過兩面平行的玻璃磚時 通過插針法找出跟入射光線ao對應(yīng)的出射光線o b 從而確定折射光線oo 和折射角 2 再根據(jù)n 或n 算出玻璃的折射率 實驗器材 玻璃磚 白紙 木板 大頭針 四枚 圖釘 四枚 量角器 或圓規(guī) 三角板 或直尺 鉛筆 實驗步驟 1 首先把白紙鋪在木板上并用圖釘將白紙固定 2 在白紙上畫一直線aa 作為界面 過aa 上的一點o畫出界面的法線nn 并畫一條線段ao作為入射光線 3 把長方體玻璃磚放在白紙上 并使其長邊與aa 重合 再用直尺畫出玻璃磚的另一邊bb 4 在線段ao上豎直地插上兩枚大頭針p1 p2 5 從玻璃磚bb 一側(cè)透過玻璃磚觀察大頭針p1 p2的像 調(diào)整視線的方向直到p1的像被p2的像擋住 再在bb 一側(cè)插上兩枚大頭針p3 p4 使p3能擋住p1 p2的像 p4能擋住p3本身及p1 p2的像 6 移去玻璃磚 在拔掉p1 p2 p3 p4四枚大頭針的同時分別記下它們的位置 過p3 p4作直線o b交bb 于o 連接o o oo 就是玻璃磚內(nèi)折射光線的方向 aon為入射角 o on 為折射角 7 改變?nèi)肷浣?重復(fù)實驗 數(shù)據(jù)處理 1 計算法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 算出不同入射角時的值 并取平均值 2 作sin 1 sin 2圖像改變不同的入射角 1 測出不同的折射角 2 作sin 1 sin 2圖像 由n 可知圖像應(yīng)為直線 如圖所示 其斜率為折射率 3 單位圓法 確定sin 1 sin 2 計算折射率n 以入射點o為圓心 以一定長度r為半徑畫圓 交入射光線ao于p點 交折射光線oo 于q點 過p作cd的垂線pn 過q作cd的垂線qn 如圖所示 則sin 1 sin 2 又op oq r 則n 只要用刻度尺測出pn qn 的長度就可以求出n 注意事項 1 實驗時 應(yīng)盡可能將大頭針豎直插在紙上 且p1和p2之間 p3和p4之間 p2與o p3與o 之間距離要稍大一些 2 入射角 1不宜太大 接近90 也不宜太小 接近0 太大 反射光較強 出射光較弱 太小 入射角 折射角測量的誤差較大 3 操作時 手不能觸摸玻璃磚的光潔光學(xué)面 更不能把玻璃磚界面當(dāng)尺子畫邊界線 4 實驗過程中 玻璃磚與白紙的相對位置不能改變 5 玻璃磚應(yīng)選用寬度較大的 宜在5cm以上 若寬度太小 則測量誤差較大 誤差分析 1 入射光線 出射光線確定的準(zhǔn)確性造成誤差 故入射側(cè) 出射側(cè)所插兩枚大頭針間距應(yīng)大一些 2 入射角和折射角的測量造成誤差 故入射角應(yīng)適當(dāng)大些 以減小測量的誤差 考點一實驗原理與操作 典例1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)插上兩枚大頭針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本身和p1 p2的像 在紙上標(biāo)出大頭針位置和三棱鏡位置如圖所示 1 在圖上作出光路 2 為了測出玻璃的折射率 需要測量的是 在圖上標(biāo)出它們 3 計算折射率的公式是n 答案見解析解析 1 如圖所示 2 需要測量的物理量有 入射角 1 折射角 2 見圖 3 n 用量角器量出 1 2 查出sin 1 sin 2的值代入可求出n 1 1 2015北京理綜 21 1 測定玻璃的折射率 的實驗中 在白紙上放好玻璃磚 aa 和bb 分別是玻璃磚與空氣的兩個界面 如圖1所示 在玻璃磚的一側(cè)插上兩枚大頭針p1和p2 用 表示大頭針的位置 然后在另一側(cè)透過玻璃磚觀察 并依次插上大頭針p3和p4 在插p3和p4時 應(yīng)使 選填選項前的字母 a p3只擋住p1的像b p4只擋住p2的像c p3同時擋住p1 p2的像答案cp3應(yīng)同時擋住p1 p2的像 p4應(yīng)擋住p3本身和p1 p2的像 故選項c正確 圖1 1 2在用插針法測定玻璃的折射率的實驗中 某同學(xué)操作步驟如下 用圖釘將記錄光路的白紙固定在平木板上 手拿玻璃磚的毛面或棱 將其輕放在白紙上 用鉛筆環(huán)繞玻璃磚畫出邊界aa 和bb 在aa 上選擇一點o 作為不同入射角的入射光線的共同入射點 畫出入射角i分別為0 30 45 的入射光線 用 插針法 分別得到各條入射光線的折射光線 觀察時著重看大頭針的針帽是否在一條直線上 取下玻璃磚 大頭針 連線 得到折射光線 量出各個折射角r 按公式分別計算 取三個值的算術(shù)平均值 1 以上步驟中有錯誤或不妥之處的是 2 應(yīng)改正為 答案 1 2 在 中應(yīng)先畫出一條直線 把玻璃磚的一邊與其重合 再使直尺與玻璃磚的另一界面對齊 移動玻璃磚后再畫另一邊界線 在 中入射角要取0 以外的三組數(shù)據(jù) 在 中大頭針要豎直插牢 觀察時看針腳是否在同一條直線上解析在本題中步驟 操作不當(dāng) 不應(yīng)該用玻璃磚代替直尺畫兩界面aa bb 這樣很容易破壞玻璃磚的光學(xué)面 步驟 中入射角不應(yīng)該取0 這樣無法確定折射角 步驟 中 觀察時應(yīng)著重看大頭針的針腳部分不應(yīng)看針帽部分是否在同一直線上 考點二數(shù)據(jù)處理和誤差分析典例2某校開展研究性學(xué)習(xí) 某研究小組根據(jù)光學(xué)知識 設(shè)計了一個測液體折射率的儀器 如圖所示 在一個圓盤上 過其圓心o作兩條相互垂直的直徑bc ef 在半徑oa上 垂直盤面插上兩枚大頭針p1 p2并保持位置不變 每次測量時讓圓盤的下半部分豎直進(jìn)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 在圓周ec部分插上p3 使p3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 就可以直接讀出液體折射率的值 1 若 aof 30 op3與oc之間的夾角為30 則p3處刻的折射率的值為 2 圖中p3 p4兩處 對應(yīng)折射率大的是 3 做ao的延長線交圓周于k k處對應(yīng)的折射率為 答案 1 1 73 2 p4 3 1 解析 1 根據(jù)折射定律有n 題中 1 eop3 cop3 60 2 aof 30 所以n 1 73 2 在折射角相同的情況下 圖中p4對應(yīng)的 eop4大于p3所對應(yīng)的 eop3 所以p4處對應(yīng)的折射率大 3 因a o k在一條直線上 入射角等于折射角 所以k處對應(yīng)的折射率應(yīng)為1 2 1某同學(xué)利用 插針法 測定玻璃的折射率 所用的玻璃磚兩面平行 正確操作后 作出的光路圖及測出的相關(guān)角度如圖所示 此玻璃的折射率計算式為n 用圖中的 1 2表示 如果有幾塊寬度大小不同的平行玻璃磚可供選擇 為了減小誤差 應(yīng)選用寬度 填 大 或 小 的玻璃磚來測量 答案 大解析 根據(jù)折射率定義可知n 玻璃磚寬度大些 光線穿過時的側(cè)移量就會大些 測量時誤差會小些 2 2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 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 1 甲同學(xué)測得的折射率與真實值相比 填 偏大 偏小 或 不變 2 乙同學(xué)測得的折射率與真實值相比 填 偏大 偏小 或 不變 3 丙同學(xué)測得的折射率與真實值相比 答案 1 偏小 2 不變 3 可能偏大 可能