測(cè)定介質(zhì)的折射率

1、第二節(jié)測(cè)定介質(zhì)的折射率1(3分)介質(zhì)的折射率由_決定的，與sin 1和sin 2大小_當(dāng)光垂直界面照射時(shí)，怎樣計(jì)算介質(zhì)折射率？【解析】折射率是表示光線在透明介質(zhì)界面上發(fā)生偏折程度的物理量，其大小由介質(zhì)本身的光學(xué)特性決定，雖然利用n計(jì)算，但其大小與sin 1、sin 2無(wú)關(guān)在折射現(xiàn)象中，當(dāng)入射角為0°時(shí)，折射角也為0°，這是個(gè)特殊情況，但仍是折射現(xiàn)象，此時(shí)無(wú)法利用公式n計(jì)算，但仍可利用n來(lái)計(jì)算該介質(zhì)的折射率【答案】介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)無(wú)關(guān)n2(3分)一束光線與水平方向成30°角，從空氣射入水中，其反射光線和折射光線恰好垂直，則反射角和折射角各為()A30°30&#

2、176;B60°60°C60°30° D30°60°【解析】我們可以根據(jù)題意畫一簡(jiǎn)單的光路圖，根據(jù)題中條件可知入射角為60°，則反射角為60°，由反射光線和折射光線的垂直關(guān)系可知折射角為30°.【答案】C3(4分)如圖421所示，人站在距槽邊D為L(zhǎng)1.2 m處，剛好能看到槽底B處，人眼睛距地面高度H1.6 m，當(dāng)槽中注滿某種透明液體時(shí)，人剛好能看到槽底中央O點(diǎn)處求：圖421(1)這種液體的折射率：(2)光在該液體中的傳播速度【解析】連接人眼與B點(diǎn)，由圖可知入射角1CDB.連接D點(diǎn)與O點(diǎn)，則折射角2CDO.

3、這樣由公式n，即可求出液體的折射率n和光在此液體中的傳播速度因?yàn)閟in 1sinCDB，又因?yàn)閟in 2，由sin 1得BDOC，將CD代入得CDOC，sin 2，故液體的折射率n1.71，光在該液體中的傳播速度：v1.75×108 m/s.【答案】(1)1.71(2)1.75×108 m/s課 標(biāo) 導(dǎo) 思1學(xué)會(huì)根據(jù)n測(cè)定玻璃的折射率，并能掌握實(shí)驗(yàn)操作技能2會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行必要的評(píng)估. 學(xué)生P45一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康臅?huì)用插針?lè)y(cè)定玻璃的折射率，掌握光發(fā)生折射時(shí)，入射角和折射角的確定方法二、實(shí)驗(yàn)原理如圖422所示，用插針?lè)ㄕ页雠c入射光線AO對(duì)應(yīng)的出射光線OB，確定出O點(diǎn)，畫出折射光線

4、OO，然后測(cè)量出角i和r的度數(shù)，根據(jù)n計(jì)算出玻璃的折射率圖422三、實(shí)驗(yàn)器材白紙；圖釘；大頭針；長(zhǎng)方形玻璃磚；直尺；鉛筆；量角器；木板四、實(shí)驗(yàn)步驟1如圖所示，將白紙用圖釘按在繪圖板上，先在白紙上畫出一條直線aa作為界面過(guò)aa上的一點(diǎn)O畫出界面的法線NN，并畫一條線段AO作為入射光線2把長(zhǎng)方形玻璃磚平放在白紙上，使它的長(zhǎng)邊跟aa對(duì)齊，畫出玻璃磚的另一條長(zhǎng)邊bb.3在線段AO上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2，透過(guò)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擋住再在觀察的這一側(cè)插兩枚大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P3及P1、P2的像，記下P3、P4的位置4

5、移去大頭針和玻璃磚，過(guò)P3、P4引直線OB，與bb交于O，直線OB就代表了沿AO方向入射的光線透過(guò)玻璃磚后的傳播方向連接OO，入射角iAON，折射角rOON.5用量角器量出入射角和折射角，查出它們的正弦值，將數(shù)據(jù)填入自己設(shè)計(jì)的表格中6改變?nèi)肷浣?，用上述方法分別求出折射角，查出它們的正弦值，填入表格中7根據(jù)n求得每次測(cè)得的折射率，然后求出平均值五、注意事項(xiàng)1入射角i不要定的太小，如果i太小，r也太小，用量角器測(cè)量角度時(shí)，相對(duì)誤差較大2在入射光線上插上大頭針或確定OB時(shí)插的大頭針都要豎直P1與P2及P3與P4的距離要適當(dāng)大一些3要先畫直線aa，放上玻璃磚后再畫bb直線，不要放上玻璃磚后再畫aa，以

6、免入射點(diǎn)O的位置有誤差4畫好界面bb后實(shí)驗(yàn)中不要再碰動(dòng)玻璃磚，以免改變?nèi)肷浣呛驼凵浣牵箿y(cè)量結(jié)果出現(xiàn)錯(cuò)誤5玻璃磚應(yīng)選用寬度較大的，宜在5 cm以上若寬度太小，則測(cè)量誤差較大 學(xué)生P45一、數(shù)據(jù)處理1平均值法將表格中每組對(duì)應(yīng)的n計(jì)算出來(lái)，然后求其平均值即為介質(zhì)折射率的測(cè)量值，即(n1n2n5)2圖象法以入射角i的正弦sin i為橫坐標(biāo)，以折射角的正弦sin 為縱坐標(biāo)建立坐標(biāo)系，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)、連線(如圖423)，則所得直線的斜率k與介質(zhì)的折射率n之間的關(guān)系為n圖423二、誤差分析產(chǎn)生原因減小方法偶然誤差入射角i和折射角讀數(shù)不準(zhǔn)確保持視線與玻璃磚(或容器)的上表面垂直系統(tǒng)誤差入射光線粗，

7、或沒(méi)有沿半徑方向入射調(diào)整好光束的粗細(xì)和入射方向三、測(cè)玻璃磚折射率的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)本實(shí)驗(yàn)是通過(guò)測(cè)量入射角和折射角，查其正弦值，再代入nsin i/sin r中求玻璃折射率的采用這種方法容易產(chǎn)生較大誤差改進(jìn)方法一：在找到入射光線和折射光線以后，可以以入射點(diǎn)O為圓心，以任意長(zhǎng)為半徑畫圓，分別與AO、OO(或OO的延長(zhǎng)線)交于C點(diǎn)和D點(diǎn)，過(guò)C、D兩點(diǎn)分別向法線NN作垂線，交NN于C、D點(diǎn)，用直尺量出CC和DD的長(zhǎng)，如圖圖424因sin 1，sin 2，而OCODR.因此玻璃折射率n.用同樣方法再多測(cè)幾組數(shù)據(jù)求出n值，然后求平均值即為所求玻璃磚的折射率顯然，以邊長(zhǎng)替代入射角、折射角的正弦值既方便又準(zhǔn)確改進(jìn)方法

8、二：根據(jù)折射定律可得n，因此有sin sin .在多次改變?nèi)肷浣恰y(cè)量相對(duì)應(yīng)的入射角和折射角正弦值基礎(chǔ)上，以sin 值為橫坐標(biāo)、以sin 值為縱坐標(biāo)，建立直角坐標(biāo)系，如圖所示描數(shù)據(jù)點(diǎn)，過(guò)數(shù)據(jù)點(diǎn)連線得一條過(guò)原點(diǎn)的直線圖425求解圖線斜率，設(shè)斜率為k，則k，故玻璃磚折射率n.一、測(cè)定玻璃的折射率某同學(xué)在測(cè)定一厚度均勻的圓柱形玻璃的折射率時(shí)，先在白紙上作一與玻璃圓柱同半徑的圓，圓心為O，將玻璃圓柱平放在白紙上，使其邊界與所畫的圓重合在玻璃一側(cè)豎直插兩枚大頭針P1和P2，在另一側(cè)再先后插兩枚大頭針P3和P4，使從另一側(cè)隔著玻璃觀察時(shí)，大頭針P3和P4與P1和P2的像恰在一直線上，移去玻璃圓柱和大頭針后

9、，在白紙上得到圖426.圖426(1)在圖中畫出：沿P1和P2連線的入方向的入射光線通過(guò)圓柱形玻璃后的傳播方向光線在玻璃中的傳播方向在光線的入射點(diǎn)作法線，標(biāo)出入射角i和折射角.(2)寫出計(jì)算玻璃折射率的公式(不必計(jì)算)【導(dǎo)析】分別作出入射光線、出射光線與界面的交點(diǎn)，確定介質(zhì)中的折射光線，將入角i、折射角代入n即可解決【解析】光路圖如圖所示，過(guò)P1和P2作直線交圓于O1點(diǎn)，作O1O為法線，過(guò)P3和P4作直線為出射光線交圓于O2點(diǎn)，過(guò)O2O作直線為法線，連接O1O2為入射光線在玻璃內(nèi)的折射光線，量出入射角i和折射角，根據(jù)折射定律n可求出折射率【答案】(1)見(jiàn)解析(2)n折射率測(cè)量是否準(zhǔn)確，取決于所

10、畫光路圖中的“光線”是否準(zhǔn)確，問(wèn)題的關(guān)鍵在于入射光線的入射點(diǎn)和出射光線的出射點(diǎn)能否準(zhǔn)確地確定. 1用三棱鏡做測(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)，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擋住，接著在眼晴所在的一側(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，大頭針的位置和三棱鏡的輪廓如圖427所示圖427(1)在圖上畫出所需的光路(2)為了測(cè)出三棱鏡玻璃的折射率，需要測(cè)量的量是_、_，在圖上標(biāo)出它們(3)計(jì)算折射率的公式是_【解析】(1)如圖所示，畫出通過(guò)P1、P2的入射光線交AC面于O點(diǎn)，畫出通過(guò)P3、P4的

11、出射光線交AB面于O點(diǎn)，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，標(biāo)明入射角1和折射角2，并畫出虛線部分用量角器測(cè)量出1和2或用刻度尺測(cè)出線段EF、OE、GH、OG的長(zhǎng)度(3)n或因?yàn)閟in 1，sin 2，則n/·.【答案】(1)如圖所示(2)(圖)入射角1折射角 2(或EF和OE、GH和OG)(3)n(或n·)二、測(cè)定介質(zhì)折射率的誤差分析如圖428所示，在用玻璃磚測(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)中，如果所用的玻璃磚ABCD的上表面AB和下表面CD不嚴(yán)格平行(AD略大于BC)，下列說(shuō)法中正確的是()圖428A用此玻璃磚做實(shí)驗(yàn)，畫出的出射光線c和相應(yīng)的入射光

12、線a不再平行，因此對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生系統(tǒng)誤差B用此玻璃磚做實(shí)驗(yàn)，畫出的出射光線c和相應(yīng)的入射光線a不再平行，但不會(huì)因此對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響C出射光線c相對(duì)于入射光線a有順時(shí)針?lè)较虻奈⑿∑D(zhuǎn)D出射光線c相對(duì)于入射光線a有逆時(shí)針?lè)较虻奈⑿∑D(zhuǎn)【導(dǎo)析】作出入射光線，入射點(diǎn)和出射點(diǎn)連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn)得到玻璃中實(shí)際的折射光線【解析】只要能把入射光線a在玻璃中的折射光線b確定下來(lái)，就能測(cè)定出玻璃的折射率AB和CD不嚴(yán)格平行，a和c顯然也不平行，但同樣能確定出b的位置，因此不會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響，可以設(shè)想AB和CD原來(lái)是平行的，現(xiàn)讓CD逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小角度，則法線也跟著逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，b光線的入射角減小了.由于折射角

13、的變化大于入射角的變化，可以設(shè)想為出射光線c先隨法線逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)(相當(dāng)于折射角沒(méi)變)，再順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)更大的角度到達(dá)新位置因此，本題選項(xiàng)為BC.【答案】BC解決這類問(wèn)題作實(shí)際光路圖是關(guān)鍵，再根據(jù)實(shí)際情況去分析入射角，折射角及折射率的變化. 2在測(cè)定玻璃的折射率的實(shí)驗(yàn)中，畫好玻璃磚界面的兩直線aa和bb后，不慎將玻璃磚向上平移，如圖429中的虛線所示若其他操作正確，則測(cè)得的折射率將_(填“偏大”“偏小”或“不變”)圖429【解析】如圖所示，AB為作圖時(shí)玻璃里的折射線，AB為實(shí)際實(shí)驗(yàn)時(shí)玻璃磚里的折射線由于玻璃磚只是平移，可得AB與AB平行，因此入射角的測(cè)量值i與實(shí)際值i相等，折射角的測(cè)量值與實(shí)際值相

14、等，因此根據(jù)公式：n，折射率n的測(cè)量值與實(shí)際值相等所以n不變【答案】不變1某同學(xué)做測(cè)定玻璃折射率實(shí)驗(yàn)時(shí)，用他測(cè)得的多組入射角i與折射角，作出sinisin圖象如下圖4210所示，下列判斷中哪些是正確的()圖4210A他做實(shí)驗(yàn)時(shí)，光線是由空氣射入玻璃的B玻璃的折射率為0.67C玻璃的折射率為1.5D光在玻璃中的傳播速率為2×108 m/s【解析】由圖知，光線由空氣射入玻璃A對(duì)；nk1.5，B錯(cuò)，C對(duì)；由n得v m/s2×108 m/s.D對(duì)【答案】ACD2測(cè)定玻璃的折射率時(shí)，為了減少實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)該注意的是()A玻璃磚的寬度宜大些B入射角應(yīng)盡量小些C大頭針應(yīng)垂直地插在紙面上D大頭針P1和P2及P3和P4之間的距離適當(dāng)大些【解析】由做本實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)可知A、C、D選項(xiàng)正確【答案】ACD3如右圖4211所示，是利用插針?lè)y(cè)定玻璃磚折射率的一次實(shí)驗(yàn)光路圖，PQ為玻璃磚入射面的法線，MN、EF均垂直于法線PQ并分別交于N和E點(diǎn)，入射點(diǎn)為O，取OMOF，用刻度尺量出MN、EF的長(zhǎng)度，則折射率nMN/EF.改變?nèi)肷浣莍的大小，重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)，可量出MN、EF的多組數(shù)據(jù)現(xiàn)有兩位同學(xué)各設(shè)計(jì)了一個(gè)記錄數(shù)據(jù)表格，而且都已完成了計(jì)算甲同學(xué)設(shè)計(jì)的表格是：圖4211次數(shù)123長(zhǎng)度平均值nMN/cm1.681.782.121.861.49EF/cm1.121.241.401.25乙同學(xué)設(shè)