高考物理一輪復(fù)習(xí)第十三章機械振動與機械波光電磁波與相對論實驗十六測定玻璃的折射率學(xué)案新人教版

實驗十六測定玻璃的折射率一、實驗?zāi)康臏y定玻璃的折射率。二、實驗原理如圖所示，用插針法找出入射光線AO對應(yīng)的出射光線O′B，確定出射點O′，畫出折射光線OO′，然后測量出入射角θ1和折射角θ2，根據(jù)n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)計算玻璃的折射率。三、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θ1不宜太大(接近90°)，也不宜太小(接近0°)。太大時反射光較強，出射光較弱；太小時入射角、折射角測量的相對誤差較大。(3)操作時，手不能觸摸玻璃磚的光學(xué)面，更不能把玻璃磚界面當(dāng)尺子畫界線。(4)實驗過程中，玻璃磚與白紙的相對位置不能改變。4．?dāng)?shù)據(jù)處理的三種方法(1)單位圓法：以入射點O為圓心，以一定長度R為半徑畫圓，交入射光線OA于E點，交折射光線OO′于E′點，過E作NN′的垂線EH，過E′作NN′的垂線E′H′，如圖所示。sinθ1＝eq\f(EH,OE)，sinθ2＝eq\f(E′H′,OE′)，OE＝OE′＝R，則n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)＝eq\f(EH,E′H′)。只要用刻度尺測出EH，E′H′的長度就可以求出n。(2)計算法：用量角器測量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sinθ1和sinθ2。算出不同入射角時的eq\f(sinθ1,sinθ2)，并取平均值。(3)圖像法：改變不同的入射角θ1，測出不同的折射角θ2，作sinθ1－sinθ2圖像，由n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)可知圖像為直線，如圖所示，其斜率即為折射率。核心考點·重點突破HEXINKAODIANZHONGDIANTUPO考點一教材原型實驗例1(2023·北京十三中月考)某同學(xué)在“測定玻璃的折射率”的實驗中，先將白紙平鋪在木板上并用圖釘固定，玻璃磚平放在白紙上，然后在白紙上確定玻璃磚的界面aa′和bb′。O為直線AO與aa′的交點，在直線OA上豎直地插上P1、P2兩枚大頭針。(1)該同學(xué)接下來要完成的必要步驟有BD。A．插上大頭針P3，使P3僅擋住P2的像B．插上大頭針P3，使P3擋住P1的像和P2的像C．插上大頭針P4，使P4僅擋住P3D．插上大頭針P4，使P4擋住P3和P1、P2的像(2)過P3、P4作直線交bb′于O′，過O′作垂直于bb′的直線NN′，連接OO′。測量圖甲中角α和β的大小，則玻璃的折射率n＝eq\f(sinβ,sinα)。(3)該同學(xué)在實驗中將玻璃磚界面aa′和bb′的間距畫得過寬。若其他操作正確，則折射率的測量值小于(填“大于”“小于”或“等于”)準(zhǔn)確值。[解析](1)確定大頭針P3的位置的方法是大頭針P3能擋住P1、P2的像，則P3必定在出射光線方向上。確定大頭針P4的位置的方法是大頭針P4能擋住P1、P2的像和P3，故選B、D。(2)測定玻璃折射率的原理是折射定律，則玻璃的折射率為n＝eq\f(sinβ,sinα)。(3)作圖時，玻璃磚應(yīng)與所畫的邊界對齊。該同學(xué)的做法中，測量出的α角偏大，導(dǎo)致折射率的測量值偏小?？键c二實驗拓展創(chuàng)新本實驗的常見創(chuàng)新如下實驗設(shè)計的創(chuàng)新利用激光筆結(jié)合標(biāo)尺分析光點的位置變化替代插針法實驗器材的創(chuàng)新由測液體的折射率替代測玻璃磚的折射率例2某同學(xué)測量玻璃磚的折射率，準(zhǔn)備了下列器材：激光筆、直尺、刻度尺、一面鍍有反射膜的平行玻璃磚。如圖所示，直尺與玻璃磚平行放置，激光筆發(fā)出的一束激光從直尺上O點射向玻璃磚表面，在直尺上觀察到A、B兩個光點，讀出OA間的距離為20.00cm，AB間的距離為6.00cm，測得圖中直尺到玻璃磚上表面距離d1＝10.00cm，玻璃磚厚度d2＝4.00cm。玻璃的折射率n＝1.2，光在玻璃中傳播速度v＝2.5×108m/s(光在真空中傳播速度c＝3.0×108m/s，結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)。[解析]作出光路圖如圖所示，根據(jù)幾何知識可得入射角i＝45°，設(shè)折射角為r，則tanr＝eq\f(3,4)，故折射率n＝eq\f(sini,sinr)≈1.2，故v＝eq\f(c,n)＝2.5×108m/s。2年高考·1年模擬2NIANGAOKAO1NIANMONI(2023·天津卷9(2))某小組做測定玻璃的折射率實驗，所用器材有：玻璃磚，大頭針，刻度尺，圓規(guī)，筆，白紙。①下列哪些措施能夠提高實驗準(zhǔn)確程度AD。A．選用兩光學(xué)表面間距大的玻璃磚B．選用兩光學(xué)表面平行的玻璃磚C．選用粗的大頭針完成實驗D．插在玻璃磚同側(cè)的兩枚大頭針間的距離盡量大些②該小組用同一套器材完成了四次實驗，記錄的玻璃磚界線和四個大頭針扎下的孔洞如下圖所示，其中實驗操作正確的是D。③該小組選取了操作正確的實驗記錄，在白紙上畫出光線的徑跡，以入射點O為圓心作圓，與入射光線、折射光線分別交于A、B點，再過A、B點作法線NN′的垂線，垂足分別為C、D點，如圖所示，則玻璃的折射率n＝eq\f(AC,BD)。(用圖中線段的字母表示)[解析](1)測玻璃的折射率關(guān)鍵是根據(jù)入射光線和出射光線確定在玻璃中的傳播光線，因此選用光學(xué)表面間距大的玻璃磚以及使同側(cè)兩枚大頭針的距離大些都有利于提高實驗準(zhǔn)確程度，減小誤差；兩光學(xué)表面是否平行不影響折射率的測量，為減小誤差，應(yīng)選用細(xì)長的大頭針，故選項B、C錯誤。(2)兩光學(xué)表面平行的玻璃磚的入射光線與