一輪配書(shū)-物理-第12章-實(shí)驗(yàn)十四-測(cè)定玻璃折射率

1、第十二章 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波 光 電磁波與相對(duì)論實(shí)驗(yàn)十四測(cè)定玻璃折射率考綱解讀考點(diǎn)一考點(diǎn)二基本實(shí)驗(yàn)要求規(guī)律方法總結(jié)考點(diǎn)三考綱解讀1.學(xué)會(huì)用插針?lè)ù_定光路.2.會(huì)用玻璃磚和光的折射定律測(cè)定玻璃的折射率基本實(shí)驗(yàn)要求1實(shí)驗(yàn)原理如實(shí)驗(yàn)原理圖甲所示，當(dāng)光線AO1以一定的入射角1穿過(guò)兩面平行的玻璃磚時(shí)，通過(guò)插針?lè)ㄕ页龈肷涔饩€AO1對(duì)應(yīng)的出射光線O2B，從而求出折射光線O1O2和折射角2，再根據(jù)nsin 1 /sin 2或nPN/QN算出玻璃的折射率實(shí)驗(yàn)演示基本實(shí)驗(yàn)要求2實(shí)驗(yàn)器材木板、白紙、玻璃磚、大頭針、圖釘、量角器、三角板、鉛筆3實(shí)驗(yàn)步驟(1)用圖釘把白紙固定在木板上(2)在白紙上畫(huà)一條直線aa，并取a

2、a上的一點(diǎn)O為入射點(diǎn)，作過(guò)O點(diǎn)的法線NN.(3)畫(huà)出線段AO作為入射光線，并在AO上插上P1、P2兩根大頭針(4)在白紙上放上玻璃磚，使玻璃磚的一條長(zhǎng)邊與直線aa對(duì)齊，并畫(huà)出另一條長(zhǎng)邊的對(duì)齊線bb.基本實(shí)驗(yàn)要求2實(shí)驗(yàn)步驟(5)眼睛在bb的一側(cè)透過(guò)玻璃磚觀察兩個(gè)大頭針并調(diào)整視線方向，使P1的像被P2的像擋住，然后在眼睛這一側(cè)插上大頭針P3，使P3擋住P1、P2的像，再插上P4，使P4擋住P3和P1、P2的像(6)移去玻璃磚，拔去大頭針，由大頭針P3、P4的針孔位置確定出射光線OB及出射點(diǎn)O，連接O、O得線段OO.(7)用量角器測(cè)量入射角1和折射角2，并查出其正弦值sin 1和sin 2.(8)改

3、變?nèi)肷浣?，重?fù)實(shí)驗(yàn)，算出不同入射角時(shí)的sin 1/sin 2. ，并取平均值規(guī)律方法總結(jié)1數(shù)據(jù)處理(1)計(jì)算法：用量角器測(cè)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(shí)的，并取平均值(2)作sin 1sin 2圖象：改變不同的入射角1，測(cè)出不同的折射角2，作sin 1sin 2圖象，由n sin 1/sin 2可知圖象應(yīng)為直線，如實(shí)驗(yàn)原理圖乙所示，其斜率為折射率(3)“單位圓”法確定sin 1、sin 2，計(jì)算折射率n.以入射點(diǎn)O為圓心，以一定的長(zhǎng)度R為半徑畫(huà)圓，交入射光線OA于E點(diǎn)，交折射光線OO于E點(diǎn)，過(guò)E作NN的垂線EH，過(guò)E作NN的垂線EH.如實(shí)驗(yàn)原理圖丙

4、所示，sin 1 EH /OE ，sin 2 EH /OE ，OEOER，則n sin 1/sin 2 EH/EH.只要用刻度尺量出EH、EH的長(zhǎng)度就可以求出n.規(guī)律方法總結(jié)2注意事項(xiàng)(1)用手拿玻璃磚時(shí)，手只能接觸玻璃磚的毛面或棱，不能觸摸光潔的光學(xué)面，嚴(yán)禁把玻璃磚當(dāng)尺子畫(huà)玻璃磚的另一邊bb.(2)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，玻璃磚在紙上的位置不可移動(dòng)(3)大頭針應(yīng)豎直地插在白紙上，且玻璃磚每?jī)擅洞箢^針P1與P2間、P3與P4間的距離應(yīng)大一點(diǎn)，以減小確定光路方向時(shí)造成的誤差(4)實(shí)驗(yàn)時(shí)入射角不宜過(guò)小，否則會(huì)使測(cè)量誤差過(guò)大，也不宜過(guò)大，否則在bb一側(cè)將看不到P1、P2的像考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理與操作例1 (2012江

5、蘇12B(2)“測(cè)定玻璃的折射率”實(shí)驗(yàn)中，在玻璃磚的一側(cè)豎直插兩個(gè)大頭針A、B，在另一側(cè)再豎直插兩個(gè)大頭針C、D.在插入第四個(gè)大頭針D時(shí)，要使它_圖是在白紙上留下的實(shí)驗(yàn)痕跡，其中直線a、a是描在紙上的玻璃磚的兩個(gè)邊根據(jù)該圖可算得玻璃的折射率n_.(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)測(cè)折射率：確定入射角和折射角確定出射光線時(shí)應(yīng)使D擋住C和A、B的像確定入射光線和出射光線擋住C和A、B的像考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理與操作例1 (2012江蘇12B(2)“測(cè)定玻璃的折射率”實(shí)驗(yàn)中，在玻璃磚的一側(cè)豎直插兩個(gè)大頭針A、B，在另一側(cè)再豎直插兩個(gè)大頭針C、D.在插入第四個(gè)大頭針D時(shí)，要使它_圖是在白紙上留下的實(shí)驗(yàn)痕跡，其中直線

6、a、a是描在紙上的玻璃磚的兩個(gè)邊根據(jù)該圖可算得玻璃的折射率n_.(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)以O(shè)為圓心，OO為半徑作圓交AB于E點(diǎn)，過(guò)E作a的平行線交法線于F;根據(jù)n sin i/sin r EF/OP擋住C和A、B的像測(cè)量EF和OP長(zhǎng)度得n1.8(1.61.9均正確，方法亦有多種)1.8考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理與操作變式題組1某同學(xué)用半圓形玻璃磚測(cè)定玻璃的折射率(如圖所示)實(shí)驗(yàn)的主要過(guò)程如下：A把白紙用圖釘釘在木板上，在白紙上作出直角坐標(biāo)系xOy，在白紙上畫(huà)一條線段AO表示入射光線B把半圓形玻璃磚M放在白紙上，使其底邊aa與Ox軸重合C用一束平行于紙面的激光從y0區(qū)域沿y軸負(fù)方向射向玻璃磚，并沿x軸方

7、向調(diào)整玻璃磚的位置，使這束激光從玻璃磚底面射出后，仍沿y軸負(fù)方向傳播考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理與操作變式題組1某同學(xué)用半圓形玻璃磚測(cè)定玻璃的折射率(如圖所示)實(shí)驗(yàn)的主要過(guò)程如下：D在AO線段上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2.E在坐標(biāo)系y0的區(qū)域內(nèi)豎直地插上大頭針P3，并使得從P3一側(cè)向玻璃磚方向看去，P3能同時(shí)擋住P1和P2的像F移開(kāi)玻璃磚，連接O、P3，用圓規(guī)以O(shè)點(diǎn)為圓心畫(huà)一個(gè)圓(如圖中虛線所示) ，此圓與AO線交點(diǎn)為B，與OP3線的交點(diǎn)為C.確定出B點(diǎn)到x軸、y軸的距離分別為x1、y1，C點(diǎn)到x軸、y軸的距離分別為x2、y2.考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理與操作變式題組1某同學(xué)用半圓形玻璃磚測(cè)定玻璃的折射率(如圖所示

8、)實(shí)驗(yàn)的主要過(guò)程如下：(1)若實(shí)驗(yàn)中該同學(xué)沒(méi)有將玻璃磚的底邊aa與Ox軸重合，而是向y0方向側(cè)移了一些，這將導(dǎo)致所測(cè)的玻璃折射率與其真實(shí)值相比_(選填“偏大”“不變”或“偏小”)玻璃磚的底邊側(cè)移了一些:導(dǎo)致測(cè)量的x2偏大; x1偏小;由n= x2/x1折射率的測(cè)量值與真實(shí)值相比偏大x2x1偏大考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理與操作變式題組1某同學(xué)用半圓形玻璃磚測(cè)定玻璃的折射率(如圖所示)實(shí)驗(yàn)的主要過(guò)程如下：(2)若實(shí)驗(yàn)中該同學(xué)在y0的區(qū)域內(nèi)，從任何角度都無(wú)法透過(guò)玻璃磚看到P1、P2，為能透過(guò)玻璃磚看到P1、P2，應(yīng)采取的措施是： _一般由于全反射導(dǎo)致看不到光從玻璃到空氣，當(dāng)角度達(dá)到臨界角時(shí)，折射光線會(huì)消失（全反

9、射）措施：減小角度減小角度考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理與操作2某同學(xué)用大頭針、三角板、量角器等器材測(cè)半圓形玻璃磚的折射率開(kāi)始時(shí)玻璃磚的位置如圖中實(shí)線所示，使大頭針P1、P2與圓心O在同一直線上，該直線垂直于玻璃磚的直徑邊，然后使玻璃磚繞圓心O緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)在玻璃磚直徑邊一側(cè)觀察P1、P2的像，且P2的像擋住P1的像如此觀察，當(dāng)玻璃磚轉(zhuǎn)到圖中虛線位置時(shí)，上述現(xiàn)象恰好消失此時(shí)只需測(cè)量出 ，即可計(jì)算出玻璃磚的折射率請(qǐng)用你的測(cè)量量表示出折射率_光線消失，因?yàn)榘l(fā)生了全反射，如圖全反射時(shí)： sin =1/n, n=1/sin =C，只要測(cè)出玻璃磚轉(zhuǎn)過(guò)的角度玻璃磚轉(zhuǎn)過(guò)的角度1/sin 考點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理與誤差分析例2在“測(cè)定

10、玻璃的折射率”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)經(jīng)正確操作插好了4枚大頭針，如圖所示(1)在圖中畫(huà)出完整的光路圖：規(guī)范完整入射光線：連接上側(cè)的大頭針?biāo)诘狞c(diǎn)并延長(zhǎng)與玻璃磚邊相交出射光線：連接下側(cè)的大頭針?biāo)诘狞c(diǎn)并延長(zhǎng)與玻璃磚邊相交折射光線：連接玻璃磚界面上兩交點(diǎn)考點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理與誤差分析例2在“測(cè)定玻璃的折射率”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)經(jīng)正確操作插好了4枚大頭針，如圖所示(2)對(duì)你畫(huà)出的光路圖進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算，求得該玻璃磚的折射率n_(保留3位有效數(shù)字)設(shè)方格紙上小正方形的邊長(zhǎng)為1，光線的入射角為1，折射角為2由直角三角形：sin 10.798，sin 20.52112所以該玻璃磚的折射率nsin 1 / sin 2 1.53

11、.1.53考點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理與誤差分析例2在“測(cè)定玻璃的折射率”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)經(jīng)正確操作插好了4枚大頭針，如圖所示(3)為了觀測(cè)光在玻璃磚不同表面的折射現(xiàn)象，某同學(xué)做了兩次實(shí)驗(yàn)，經(jīng)正確操作插好了8枚大頭針，如圖所示圖中P1和P2是同一入射光線上的2枚大頭針，其對(duì)應(yīng)出射光線上的2枚大頭針是P3和_(填“A”或“B”)光線P1P2入射到玻璃磚上時(shí)，相當(dāng)于光線射到了一個(gè)三棱鏡上，因此出射光線將向底邊偏折，所以出射光線過(guò)P3和A.A考點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理與誤差分析變式題組3在用插針?lè)y(cè)定玻璃磚的折射率的實(shí)驗(yàn)中，甲、乙、丙三位同學(xué)在紙上畫(huà)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

12、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(huà)光路圖(1)甲同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比_(填“偏大”“偏小”或“不變”)(2)乙同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比_(填“偏大”“偏小”或“不變”)(3)丙同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比_考點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理與誤差分析變式題組3在用插針?lè)y(cè)定玻璃磚的折射率的實(shí)驗(yàn)中，甲、乙、丙三位同學(xué)在紙上畫(huà)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(huà)光路圖(1)甲同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比_(填“偏大”“偏小”或“不變”)測(cè)量值：

13、藍(lán)線折射光線真實(shí)值：紅線折射光線折射角測(cè)量偏大由nsin 1 / sin 2，n測(cè)量偏小偏小考點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理與誤差分析變式題組3在用插針?lè)y(cè)定玻璃磚的折射率的實(shí)驗(yàn)中，甲、乙、丙三位同學(xué)在紙上畫(huà)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(huà)光路圖(2)乙同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比_(填“偏大”“偏小”或“不變”)由于操作都正確，所以測(cè)量無(wú)誤差，與玻璃磚形狀無(wú)關(guān)不變考點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理與誤差分析變式題組3在用插針?lè)y(cè)定玻璃磚的折射率的實(shí)驗(yàn)中，甲、乙、丙三位同學(xué)在紙上畫(huà)出的界面aa、bb與玻璃磚位

14、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(huà)光路圖(3)丙同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比 如圖所示，在不同位置觀察時(shí)：偏大偏小不變都有可能折射角的測(cè)量可能偏大，可能偏小，可能不變則折射率的測(cè)量可能偏大，可能偏小，可能不變考點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理與誤差分析4某同學(xué)利用“插針?lè)ā睖y(cè)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(cè)出的相關(guān)角度如圖所示(1)此玻璃的折射率計(jì)算式為n (用圖中的1 、2表示)；(2)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(lái)測(cè)

15、量入射角：入射光線與法線的夾角=90-1（1）折射率nsin / sin 折射角：入射光線與法線的夾角=90-2cos 1/ cos 2玻璃磚越寬，光線在玻璃磚內(nèi)的傳播方向越容易確定，測(cè)量結(jié)果越準(zhǔn)確cos 1/ cos 2大考點(diǎn)三實(shí)驗(yàn)拓展與創(chuàng)新例3學(xué)校開(kāi)展研究性學(xué)習(xí)，某研究小組的同學(xué)根據(jù)所學(xué)的光學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)量液體折射率的儀器，如圖所示在一圓盤(pán)上，過(guò)其圓心O作兩條互相垂直的直徑BC、EF，在半徑OA上，垂直盤(pán)面插下兩枚大頭針P1、P2，并保持P1、P2位置不變，每次測(cè)量時(shí)讓圓盤(pán)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的

16、像，并在圓周上插上大頭針P3，使P3正好擋住P1、P2的像，同學(xué)們通過(guò)計(jì)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，就可直接讀出液體折射率的值，則：(1)若AOF30，OP3與OC的夾角為30，則P3處所對(duì)應(yīng)的折射率的值為_(kāi)考點(diǎn)三實(shí)驗(yàn)拓展與創(chuàng)新例3在一圓盤(pán)上，過(guò)其圓心O作兩條互相垂直的直徑BC、EF，在半徑OA上，垂直盤(pán)面插下兩枚大頭針P1、P2，并保持P1、P2位置不變，而后在圖中右上方區(qū)域觀察P1、P2的像，并在圓周上插上大頭針P3，使P3正好擋住P1、P2的像，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，就可直接讀出液體折射率的值，則：(1)若

17、AOF30，OP3與OC的夾角為30，則P3處所對(duì)應(yīng)的折射率的值為_(kāi)P1、P2位置不變：折射角不變P3位置變化：入射角變化n= sin 60/sin 30=33考點(diǎn)三實(shí)驗(yàn)拓展與創(chuàng)新例3在一圓盤(pán)上，過(guò)其圓心O作兩條互相垂直的直徑BC、EF，在半徑OA上，垂直盤(pán)面插下兩枚大頭針P1、P2，并保持P1、P2位置不變，而后在圖中右上方區(qū)域觀察P1、P2的像，并在圓周上插上大頭針P3，使P3正好擋住P1、P2的像，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，就可直接讀出液體折射率的值，則：(2)圖中P3、P4兩位置哪一處所對(duì)應(yīng)的折射率的值大？答：_.P4對(duì)應(yīng)的入射角大于P3所對(duì)應(yīng)的入

18、射角由n= sin /sin 得： P4對(duì)應(yīng)的折射率的值大P4考點(diǎn)三實(shí)驗(yàn)拓展與創(chuàng)新例3在一圓盤(pán)上，過(guò)其圓心O作兩條互相垂直的直徑BC、EF，在半徑OA上，垂直盤(pán)面插下兩枚大頭針P1、P2，并保持P1、P2位置不變，而后在圖中右上方區(qū)域觀察P1、P2的像，并在圓周上插上大頭針P3，使P3正好擋住P1、P2的像，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，就可直接讀出液體折射率的值，則：(3)作AO的延長(zhǎng)線交圓周于K，K處所對(duì)應(yīng)的折射率值應(yīng)為_(kāi)因A、O、K在一條直線上，入射角等于折射角，所以K處對(duì)應(yīng)的折射率的值應(yīng)為11考點(diǎn)三實(shí)驗(yàn)拓展與創(chuàng)新5如圖所示，一個(gè)學(xué)生用廣口瓶和刻度尺測(cè)定

19、水的折射率，請(qǐng)?zhí)顚?xiě)下述實(shí)驗(yàn)步驟中的空白(1)用_測(cè)出廣口瓶瓶口內(nèi)徑d.(2)在瓶?jī)?nèi)裝滿水(3)將刻度尺沿瓶口邊緣_插入水中(4)沿廣口瓶邊緣向水中刻度尺正面看去，若恰能看到刻度尺的0刻度(即圖中A點(diǎn))，同時(shí)看到水面上B點(diǎn)刻度的像B恰與A點(diǎn)的像相重合(5)若水面恰與直尺的C點(diǎn)相平，讀出_和_的長(zhǎng)度(6)由題中所給條件，可以計(jì)算水的折射率n_.原理： n= sin /sin 刻度尺變式題組豎直ACBC利用直角三角形求角度考點(diǎn)三實(shí)驗(yàn)拓展與創(chuàng)新5如圖所示，一個(gè)學(xué)生用廣口瓶和刻度尺測(cè)定水的折射率，請(qǐng)?zhí)顚?xiě)下述實(shí)驗(yàn)步驟中的空白(1)用_測(cè)出廣口瓶瓶口內(nèi)徑d.(3)將刻度尺沿瓶口邊緣_插入水中(4)沿廣口瓶邊緣向水中刻度尺正面看去，若恰能看到刻度尺的0刻度(即圖中A點(diǎn))，同時(shí)看到水面上B點(diǎn)刻度的像