高中物理 模塊要點回眸 第13點 測折射率實驗方法創(chuàng)新素材 滬科版選修3-4.doc

第13點測折射率實驗方法創(chuàng)新1形狀各異的玻璃磚實驗中，如果沒有兩面平行的玻璃磚，也可采用三棱鏡、半圓形玻璃磚等進行測量，只要利用“插針法”定出入射光線和出射光線，與界面的交點就是入射點和出射點，連接入射點和出射點就能作出折射光線，一樣可以測出折射率光路圖如圖1所示圖12巧妙的數(shù)據(jù)處理(1)如果沒有量角器，在完成光路后，可利用數(shù)學方法來計算其折射率，作法如圖2所示：以o點為圓心，任意長為半徑畫圓，分別交線段oa于a點，交o、o連線的延長線于c點，過a點作法線nn的垂線ab交nn于b，過c點作法線nn的垂線cd交nn于d點，用刻度尺量得、，由此可得出玻璃的折射率n.圖2如果沒有圓規(guī)，只有刻度尺，也可以直接取線段oa和oc相等，再作abnn，cdnn，用刻度尺量得ab和cd即可顯然，以邊長替代入射角、折射角的正弦值既方便又準確(2)根據(jù)折射定律可得n，因此有sin rsin i.在多次改變?nèi)肷浣恰y量相對應的入射角和折射角正弦值的基礎(chǔ)上，以sin i值為橫坐標、以sin r值為縱坐標，建立直角坐標系，如圖3所示描數(shù)據(jù)點，過數(shù)據(jù)點連線得一條過原點的直線圖3求解圖線的斜率，設(shè)斜率為k，則k，故玻璃磚折射率n.對點例題用“插針法”測定透明半圓柱玻璃磚的折射率，o為玻璃截面的圓心，使入射光線跟玻璃磚的平面垂直，如圖4所示的四個圖中p1、p2、p3和p4是四個學生實驗插針的結(jié)果圖4(1)在這四個圖中肯定把針插錯了的是_(2)在這四個圖中可以比較準確地測出折射率的是_計算玻璃的折射率的公式是_解題指導將p1p2看作入射光線，p3p4看作出射光線，由下圖知，入射光線與界面垂直，進入玻璃磚后，傳播方向不變，由作出的光路圖可知a、c錯誤；而b中光路雖然正確，但入射角和折射角均為零度，測不出折射率，只有d能比較準確測出折射率，角度如圖中d所示，其折射率：n.答案(1)ac(2)dn方法探究教材上是用長方形玻璃磚做實驗的，但并不是說只能用長方形玻璃磚來做此實驗，其實用截面為梯形、三角形、半圓形等形狀的玻璃磚都可以，只要能確定出折射光線的光路即可1在“測定玻璃磚的折射率”的實驗中，對一塊兩面平行的玻璃磚用“插針法”找出入射光線對應的折射光線，現(xiàn)在有甲、乙、丙、丁四位同學分別作出如圖5所示的四組插針結(jié)果(1)從圖中看肯定把針插錯的同學是_(2)從圖中看，測量結(jié)果準確度較高的同學是_圖5答案(1)乙(2)丁解析分別連接確定入射光線和折射光線的兩點，并延長與玻璃磚上下界面分別交于o和o，連接oo后，可以確定入射光線和折射光線以及入射角i和折射角r.根據(jù)ir和入射光線與出射光線平行的原則可以判斷出哪個同學把針插錯，哪一個準確度較高2如圖6所示，某同學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點圖6(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)該同學在插大頭針p3前