高考物理總復習第13單元光學實驗18測定玻璃的折射率

實驗十八測定玻璃的折射率實驗課標解讀

基礎實驗過關

創(chuàng)新實驗拓展教師備用習題

課時鞏固訓練實驗課標解讀

基礎實驗過關例1[2022·沈陽二中月考]在“測定玻璃的折射率”實驗中,某同學經(jīng)正確操作插好了4枚大頭針,如圖甲所示.(1)下列做法正確的是

(填選項前的字母).

A.入射角越大,誤差越小B.在白紙上放好玻璃磚后,用鉛筆貼著光學面畫出界面C.實驗時既可用量角器,也可用圓規(guī)和直尺等工具進行測量D.判斷像與針是否在同一直線時,應該觀察大頭針的頭部C基礎實驗過關[解析]入射角盡量大些,折射角也會大些,折射現(xiàn)象較明顯,角度的相對誤差會減小,但要注意并不是入射角越大越好,應適度,故A錯誤;為了防止弄臟玻璃磚,不能用鉛筆貼著光學面畫出界面,故B錯誤;實驗中需要測角度時既可用量角器,也可用圓規(guī)和直尺等工具進行測量,故C正確;判斷像與針是否在同一直線時,應該觀察大頭針的整體,不能只觀察其頭部,故D錯誤.基礎實驗過關(2)請在圖乙中畫出完整的光路圖.[答案]如圖所示基礎實驗過關(3)對你畫出的光路圖進行測量和計算,求得該玻璃磚的折射率n=

(保留3位有效數(shù)字).

1.54

基礎實驗過關(4)為了觀測光在玻璃磚不同表面的折射現(xiàn)象,某同學做了兩次實驗,經(jīng)正確操作插好了8枚大頭針;如圖丙所示.圖丙中P1和P2是同一入射光線上的2枚大頭針,其對應出射光線上的2枚大頭針是P3和

(選填“A”或“B”).

A[解析]光線經(jīng)由P1、P2射入后光路圖如圖甲所示.第一次折射時入射角大于折射角,第二次折射時折射角要大于入射角,出射光線要遠離法線,由圖可知經(jīng)由P3、A的出射光線符合事實,而經(jīng)由P3、B的出射光線不符合事實.故對應的出射光線上的2枚大頭針是P3和A.例2

某同學測量玻璃磚的折射率,準備了下列器材: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O、A間的距離為20.00cm,A、B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.由此可知,玻璃的折射率n=

,光在玻璃中的傳播速度v=

m/s.(光在真空中的傳播速度c=3.0×108m/s,結果均保留兩位有效數(shù)字)

創(chuàng)新實驗拓展1.22.5×108

創(chuàng)新實驗拓展1.在“測量玻璃的折射率”的實驗中,如圖甲所示,某同學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所在直線aa'和bb'(圖中并未直接畫出具體位置).O為直線AO與aa'的交點,在直線AO上豎直地插上P1、P2兩枚大頭針.(1)該同學接下來要完成的必要步驟有

.

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BD教師備用習題[解析]確定P3大頭針的位置的方法是插上大頭針P3,使P3擋住P1、P2的像.確定P4大頭針的位置的方法是插上大頭針P4,使P4擋住P3和P1、P2的像.故A、C錯誤,B、D正確.教師備用習題(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'.測量出圖中角α和β的大小.則玻璃磚的折射率n=

.

教師備用習題

(3)如圖乙所示,該同學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

準確值(選填“大于”“小于”或“等于”).

小于教師備用習題[解析]如圖所示,該同學將玻璃磚界面aa'和bb'的間距畫得過寬,導致在aa'的折射角要大于真實的折射角,導致折射率的測量值偏小.1.[2021·杭州高級中學期末]某同學用插針法測定一長方體玻璃磚的折射率.操作步驟如下:

①在白紙上放好玻璃磚,在玻璃磚的一側(cè)豎直插上兩枚大頭針P1、P2;②在玻璃磚的另一側(cè)觀察,調(diào)整視線使P1的像被P2的像擋住,接著在眼睛所在的一側(cè)插兩枚大頭針P3和P4,使P3擋住P1和P2的像,P4擋住P3和P1、P2的像;③用鉛筆環(huán)繞玻璃磚畫出邊界aa'和bb';④取下玻璃磚、大頭針,在白紙上描出光線的徑跡,量出入射角i和折射角r,計算出折射率;⑤改變?nèi)肷浣?重復上述過程,求出多組折射率并取其平均值.課時鞏固訓練(1)以上步驟中有錯誤或不妥之處的是

(填步驟前的序號).

課時鞏固訓練③[解析]應該是在玻璃磚兩側(cè)分別沿邊界描兩個點,然后移開玻璃磚,接著分別過兩點作出邊界aa'和bb'.(2)為了減小實驗誤差,實驗時應注意的是

(填選項前的字母).

A.入射角應盡量小些B.玻璃磚的寬度宜小一些C.大頭針應垂直插在紙面上D.大頭針P1、P2及P3、P4之間的距離應適當大些課時鞏固訓練CD[解析]為了減小實驗誤差,入射角應適當大些,故A錯誤;為了減小實驗誤差,玻璃磚的寬度應適當寬一些,故B錯誤;為了使大頭針擋住前面大頭針的像.大頭針應垂直插在紙面上,故C正確;為了減小實驗誤差,大頭針P1、P2及P3、P4之間的距離應適當大些,故D正確.(3)該同學在畫界面時,不小心將兩界面aa'、bb'間距畫得比玻璃磚寬度大了些,如圖所示,則他測得的折射率

(選填“偏大”“偏小”或“不變”).

課時鞏固訓練偏小[解析]界面aa'、bb'間距畫得比玻璃磚寬度大些,導致折射角偏大,則導致折射率偏小.2.[2021·湖北黃石模擬]如圖甲所示,某小組做“測定玻璃的折射率”實驗,所用器材有:木板、玻璃磚、大頭針、刻度尺、量角器、筆、白紙.(1)關于該實驗的操作,下列說法正確的是

(填選項前的字母).

A.在確定玻璃磚上下邊界時,應用鉛筆緊貼玻璃磚上下邊緣畫出aa',bb'B.在確定P3、P4位置時,二者距離應適當遠一些,以減小誤差C.在確定P3、P4位置時,應使P3擋住P1、P2的像,P4擋住P3以及P1、P2的像D.入射光線AO與法線夾角過大時,在玻璃磚另一側(cè)有可能看不到P1、P2的像,導致實驗無法完成課時鞏固訓練BC[解析]不能用鉛筆緊貼玻璃磚畫出玻璃磚界面aa'和bb',這樣會污染和磨損玻璃磚的光學面,A錯誤;大頭針間的距離太小,引起的角度的相對誤差會較大,故P1、P2及P3、P4之間的距離適當大些,可以提高準確度,B正確;在確定P3、P4位置時,應使P3擋住P1、P2的像,P4擋住P3以及P1、P2的像,C正確;由幾何知識可知,光線在上表面的折射角等于在下表面的入射角,根據(jù)光路可逆性原理可知,光線一定會從下表面射出,折射光線不會在玻璃磚的下表面發(fā)生全反射,D錯誤.課時鞏固訓練(2)如圖乙所示,過P3、P4作直線交bb'于O',過O'作垂直于bb'的直線NN',連接O、O'.用量角器測量圖乙中α和β的大小,則玻璃的折射率n=

.

課時鞏固訓練

(3)該小組同學雖測出了入射角和折射角,但苦于無法得知非特殊角的正弦值,不能準確算出折射率,他們及時調(diào)整實驗方案,利用實驗室提供的圓規(guī),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,如圖丙所示,則玻璃的折射率n=

(用圖中線段的字母表示).

課時鞏固訓練

3.[2021·湖南岳陽模擬]用圓弧狀玻璃磚做測定玻璃折射率的實驗時,先在白紙上放好圓弧狀玻璃磚,在玻璃磚的一側(cè)豎直插上兩枚大頭針P1、P2,然后在玻璃磚的另一側(cè)觀察,調(diào)整視線使P1的像被P2的像擋住,接著在眼睛所在的一側(cè)插上兩枚大頭針P3和P4,使P3擋住P1和P2的像,P4擋住P3以及P1和P2的像,在紙上標出大頭針位置,畫出圓弧狀玻璃磚輪廓,如圖甲所示,其中O點為兩圓弧的圓心,圖中已畫出經(jīng)P1、P2點的入射光線.(1)在圖甲上補畫出所需的光路課時鞏固訓練[答案]如圖所示[解析]用P1、P2連線表示入射光線,用P3、P4連線表示出射光線,連接兩光線與玻璃磚的交點,即為折射光線,作出光路圖如圖所示.(2)為了測出玻璃的折射率,需要測量入射角和折射角,請在圖甲中的AB分界面上畫出這兩個角,分別用i和r表示.課時鞏固訓練[答案]如圖所示[解析]標出需要測量的入射角i和折射角r,如圖所示.(3)為了保證在弧面