高考物理人教山東一輪復(fù)習(xí)匯總實驗測定玻璃的折射率講解省名師優(yōu)質(zhì)課賽課獲獎?wù)n件市賽課一等獎?wù)n件

試驗18測定玻璃折射率第1頁一、試驗?zāi)繕?biāo)測定玻璃折射率。二、試驗原理如圖所表示,經(jīng)過插針法找出跟入射光線AO1對應(yīng)出射光線O2B,從而找出折射光線O1O2和折射角θ2,再依據(jù)n=求出玻璃折射率。第2頁2三、試驗器材木板、白紙、玻璃磚、大頭針、圖釘、量角器、刻度尺、鉛筆。四、試驗步驟1.如圖所表示,把白紙鋪在木板上。第3頁32.在白紙上畫一直線aa'作為界面,過aa'上一點O畫出界面法線NN',并畫一條線段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)透過玻璃磚觀察大頭針P1、P2像,調(diào)整視線方向直到P1像被P2像擋住。再在bb'一側(cè)插上兩枚大頭針P3、P4,使P3能擋住P1、P2像,P4能擋住P3本身及P1、P2像。6.移去玻璃磚,在拔掉P1、P2、P3、P4同時分別記下它們位置,過P3、P4作直線O'B交bb'于O'。連接O、O',OO'就是玻璃磚內(nèi)折射光線方向?！螦ON為入射角,∠O'ON'為折射角。7.改變?nèi)肷浣?重復(fù)試驗。第4頁4五、數(shù)據(jù)處理1.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。算出不一樣入射角時,并取平均值。2.作sinθ1-sinθ2圖象改變不一樣入射角θ1,測出不一樣折射角θ2,作sinθ1-sinθ2圖象,由n=可知圖象應(yīng)為直線,如圖所表示,其斜率為玻璃折射率。第5頁53.輔助線段法利用刻度尺作輔助線,測出輔助線長度大小,求玻璃折射率。第6頁64.單位圓法

第7頁7六、誤差分析1.入射光線、出射光線確定準(zhǔn)確性造成誤差,故在入射側(cè)和出射側(cè)所插兩枚大頭針間距應(yīng)大一些。2.入射角和折射角測量造成誤差。入射角應(yīng)適當(dāng)大一些,能夠減小測量相對誤差。第8頁8七、注意事項1.試驗時,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(靠近90°),也不宜太小(靠近0°)。當(dāng)θ1太大時,反射光較強,出射光較弱;當(dāng)θ1太小時,入射角、折射角測量相對誤差較大。3.操作時,手不能觸摸玻璃磚光潔光學(xué)面,更不能把玻璃磚界面看成尺子畫界限。4.試驗過程中,玻璃磚與白紙相對位置不能改變。5.玻璃磚應(yīng)選取寬度較大,宜在5cm以上,若寬度太小,則測量誤差較大。第9頁9典例(·福建龍巖期中)在測定玻璃折射率試驗中:(1)某同學(xué)試驗插針步驟以下(2)以經(jīng)過P1、P2直線與玻璃磚交點O為圓心,以某一適當(dāng)長度R為半徑畫圓,與OA交于A,與OO'延長線交于C,如圖所表示,過A、C分別作玻璃磚界面法線MN垂線,圖中B、D分別為垂足,用刻度尺量得AB=45mm,CD=30mm,則玻璃磚折射率為

。

A.在表示入射光線AO上插上大頭針P1、P2;B.經(jīng)過玻璃磚觀察P2、P1,調(diào)整視線,直到P1像被P2像擋住;C.再觀察一側(cè)插上大頭針P3、P4,記下P3、P4位置。這位同學(xué)在操作中有什么主要疏漏?

第10頁10(3)在測定玻璃折射率試驗中,對一塊兩面平行玻璃磚,用“插針法”找出與入射光線對應(yīng)出射光線,現(xiàn)有甲、乙、丙、丁四位同學(xué)分別做出如圖所表示四組插針結(jié)果。①從圖上看,必定把針插錯了同學(xué)是

。

②從圖上看,測量結(jié)果準(zhǔn)確度最高同學(xué)是

。

第11頁11答案:(1)插針時應(yīng)使P3擋住P1和P2像,P4擋住P1、P2、P3像

(2)1.5

(3)丙

丁解析:(1)這位同學(xué)在操作中主要疏漏是:插針時應(yīng)使P3擋住P1和P2像,P4擋住P1、P2、P3像。第12頁12(3)①作出光路圖如圖所表示,可知丙圖出射光線與入射光線在同一直線上,必定把針插錯了。②入射角和折射角較大,角度測量相對誤差較小,計算出折射率準(zhǔn)確度高,從圖上看,測量結(jié)果準(zhǔn)確度最高同學(xué)是丁。第13頁131.(·福建廈門)某同學(xué)利用“插針法”測定玻璃折射率,所用玻璃磚兩面平行。正確操作后,作出光路圖及測出相關(guān)角度如圖所表示。(1)此玻璃折射率計算式為n=

(用圖中θ1、θ2表示)。

(2)假如有幾塊寬度大小不一樣平行玻璃磚可供選擇,為了減小誤差,應(yīng)選取寬度

(選填“大”或“小”)玻璃磚來測量。

第14頁14解析:(1)光線由空氣射入玻璃入射角i=90°-θ1,折射角γ=90°-θ2,磚對光線影響可知,玻璃磚寬度越大,側(cè)移量越大,折射角測量誤差越小。第15頁152.(·上海長寧模擬)某同學(xué)為了測量截面為正三角形玻璃三棱鏡折射率,先在白紙上放好三棱鏡,在棱鏡左側(cè)插上兩枚大頭針P1和P2,然后在棱鏡右側(cè)觀察到P1和P2像,當(dāng)P1像恰好被P2像擋住時,插上大頭針P3和P4,使P3擋住P1、P2像,P4也擋住P1、P2像,在紙上標(biāo)出大頭針位置和三棱鏡輪廓如圖所表示。第16頁16(1)在圖上畫出對應(yīng)光路。(2)為了測出三棱鏡玻璃材料折射率,若以AB為分界面,需要測量量是

,在圖上標(biāo)出它們。

(3)三棱鏡玻璃材料折射率計算公式是n=

。

(4)若在描繪三棱鏡輪廓過程中,放置三棱鏡位置發(fā)生了微小平移(移至圖中虛線位置,底邊仍重合),若仍以AB為分界面,則三棱鏡玻璃材料折射率測量值

真實值(選填“大于”“小于”或“等于”)。

第17頁17解析:(1)光路圖如圖所表示。(2)若以AB為分界面,需要測量量為入射角θ1、折射角θ2。(3)該三棱鏡玻璃材料折射率計算公式為(4)若在描繪三棱鏡輪廓過程中,放置三棱鏡位置發(fā)生了微小平移,仍以AB為分界面,將入射光線與AB交點和出射光線與BC交點連接起來,從而可知該連接線發(fā)生偏轉(zhuǎn),造成折射角變小,所以測量值比真實值大。第18頁183.(·內(nèi)蒙古松山月考)某同學(xué)用圓柱形玻璃磚做測定玻璃折射率試驗,先在白紙上放好圓柱形玻璃磚,在玻璃磚一側(cè)插上兩枚大頭針P1和P2,然后在圓柱形玻璃磚另一側(cè)觀察,調(diào)整視線使P1像被P2像擋住,接著在眼睛所在一側(cè)相繼又插上兩枚大頭針P3、P4,使P3擋住P1、P2像,使P4擋住P3和P1、P2像,在紙上標(biāo)出大頭針位置和圓柱形玻璃磚邊界如圖甲所表示。第19頁19(1)在圖上畫出所需光路。(2)為了測量出玻璃磚折射率,需要測量物理量有

(要求在圖上標(biāo)出)。

(3)寫出計算折射率公式n=

。

(4)如圖乙所表示,將刻度尺直立在裝滿某種