2024高考物理一輪復(fù)習(xí)第十四章光學(xué)電磁波實(shí)驗(yàn)14測(cè)定玻璃的折射率學(xué)案新人教版

PAGE3-試驗(yàn)14測(cè)定玻璃的折射率eq\a\vs4\al(一、試驗(yàn)?zāi)康?測(cè)定玻璃的折射率.eq\a\vs4\al(二、試驗(yàn)原理)如圖所示，通過插針法找出跟入射光線AO1對(duì)應(yīng)的出射光線O2B，從而找出折射光線O1O2和折射角θ2，再依據(jù)n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)求出玻璃的折射率.eq\a\vs4\al(三、試驗(yàn)器材)木板、白紙、玻璃磚、大頭針、圖針、量角器、刻度尺、鉛筆.eq\a\vs4\al(四、試驗(yàn)步驟)（1）如圖所示，把白紙鋪在木板上.（2）在白紙上畫始終線aa′作為界面，過aa′上的一點(diǎn)O畫出界面的法線NN′，并畫出一條線段AO作為入射光線.（3）把長方形玻璃磚放在白紙上，并使其長邊與aa′重合，再用刻度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)透過玻璃磚視察大頭針P1、P2的像，調(diào)整視線的方向直到P1的像被P2的像攔住.再在bb′一側(cè)插上兩枚大頭針P3、P4，使P3能攔住P1、P2的像，P4能攔住P3本身及P1、P2的像.（6）移去玻璃磚，在拔掉P1、P2、P3、P4的同時(shí)分別登記它們的位置，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）變更入射角，重復(fù)試驗(yàn).eq\a\vs4\al(五、數(shù)據(jù)處理)1.計(jì)算法用量角器測(cè)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(shí)的eq\f(sinθ1,sinθ2)，并取平均值.2.作sinθ1-sinθ2圖象變更不同的入射角θ1，測(cè)出不同的折射角θ2，作sinθ1sinθ2圖象，由n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)可知圖象應(yīng)為直線，如圖所示，其斜率為玻璃的折射率.3.協(xié)助線段法利用刻度尺作協(xié)助線，測(cè)出協(xié)助線的長度大小，求玻璃的折射率.如圖所示，作協(xié)助線AB，且垂直于OB，量出AB、OA，作協(xié)助線CD，且垂直于OD，量出CD、OC，則sinθ1＝eq\f(AB,OA)，sinθ2＝eq\f(CD,OC)，即可求出n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)＝eq\f(AB·OC,OA·CD).4.單位圓法以入射點(diǎn)O為圓心，以適當(dāng)長度為半徑畫圓，交入射光線OA于E點(diǎn)，交折射光線OO′于E′點(diǎn)，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′，則n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)＝eq\f(EH,E′H′).只要用刻度尺量出EH、E′H′的長度就可以求出n.eq\a\vs4\al(六、誤差分析)（1）入射光線、出射光線確定的精確性造成誤差，故在入射側(cè)和出射側(cè)所插兩枚大頭針的間距應(yīng)大一些.（2）入射角和折射角的測(cè)量造成誤差.入射角應(yīng)適當(dāng)大一些，可以減小測(cè)量的相對(duì)誤差.eq\a\vs4\al(七、留意事項(xiàng))（1）試驗(yàn)時(shí)，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之間、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?。ń咏?°）.當(dāng)θ1太大時(shí)，反射光較強(qiáng)，出射光較弱；當(dāng)θ1太小時(shí)，入射角、折射角測(cè)量的相對(duì)誤差較大.（3）操作時(shí)，手不能觸摸玻璃磚的光滑光學(xué)面，更不能把玻璃磚界面當(dāng)作尺子畫界線.（4）試驗(yàn)過程中，玻璃磚與白紙的相對(duì)位置不能變更.（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(cè)量誤差較大.考點(diǎn)一教材原型試驗(yàn)eq\a\vs4\al(典例)如圖所示，某同學(xué)用插針法測(cè)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(shí)線部分）另一側(cè)垂直紙面插大頭針P3，使P3攔住P1、P2的像，連接OP3，圖中MN為分界線，虛線半圓與玻璃磚對(duì)稱，B、C分別是入射光線、折射光線與圓的交點(diǎn)，AB、CD均垂直于法線并分別交法線于A、D點(diǎn).（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，為較便利地表示出玻璃磚的折射率，需用刻度尺測(cè)量，則玻璃磚的折射率可表示為.（2）該同學(xué)在插大頭針P3前不當(dāng)心將玻璃磚以O(shè)為圓心順時(shí)針轉(zhuǎn)過一小角度，由此測(cè)得玻璃磚的折射率將（選填“偏大”“偏小”或“不變”）.解析：（1）sinθ1＝eq\f(l1,BO)，sinθ2＝eq\f(l3,CO)，因此玻璃磚的折射率n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)＝eq\f(\f(l1,BO),\f(l3,CO))＝eq\f(l1,l3)，因此只需測(cè)量l1和l3即可.（2）玻璃磚順時(shí)針轉(zhuǎn)過一個(gè)小角度，在處理數(shù)據(jù)時(shí)，認(rèn)為l1是不變的，即入射角不變，而l3減小，所以測(cè)量值n＝eq\f(l1,l3)將偏大.答案：（1）l1和l3eq\f(l1,l3)（2）偏大考點(diǎn)二試驗(yàn)拓展創(chuàng)新eq\a\vs4\al(典例)某同學(xué)測(cè)量玻璃磚的折射率，打算了下列器材：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(diǎn)射向玻璃磚表面，在直尺上視察到A、B兩個(gè)光點(diǎn)，讀出OA間的距離為20.00cm，AB間的距離為6.00cm，測(cè)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＝，光在玻璃中傳播速度v＝m/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）