【創(chuàng)新方案】2014年高考物理一輪復習 實驗十四 測定玻璃的折射率理論指導 新人教版

1、【創(chuàng)新方案】2014年高考物理一輪復習 實驗十四 測定玻璃的折射率(1)測定玻璃的折射率。(2)學會用插針法確定光路。圖實141如圖實141所示，當光線AO1以一定的入射角1穿過兩面平行的玻璃磚時，通過插針法找出跟入射光線AO1對應的出射光線O2B，從而求出折射光線O1O2和折射角2，再根據(jù)n或n算出玻璃的折射率。玻璃磚、白紙、木板、大頭針、圖釘、量角器(或圓規(guī))、三角板、鉛筆。(1)如圖實142所示，用圖釘把白紙固定在木板上。圖實142(2)在白紙上畫一條直線aa，并取aa上的一點O為入射點，作過O的法線NN。(3)畫出直線AO作為入射光線，并在AO上插上P1、P2兩枚大頭針。(4)在白紙上

2、放上玻璃磚，使其中一個長邊與直線aa對齊，并畫出另一條長邊的對齊線bb。(5)通過玻璃磚觀察并調整視線方向，使P1的像被P2擋住，然后在觀察一側插上大頭針P3，使P3同時擋住P2、P1的像，再插上P4擋住P3及P2、P1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O，連接O、O得線段OO，則OO即玻璃磚內(nèi)的折射光線。(7)用量角器測量入射角1和折射角2，并查出其正弦值sin 1和sin 2。(8)改變?nèi)肷浣?，重復實驗，記錄下每次的入射?和折射角2。(1)計算法：用量角器測量入射角1和折射角2，并查出其正弦值sin 1和sin 2。算出不同入射角時的

3、，并取平均值。圖實143(2)作sin 1sin 2圖象：改變不同的入射角1，測出不同的折射角2，作sin 1sin 2圖象，由n可知圖象應為直線，如圖實143所示，其斜率為折射率。(3)“單位圓”法確定sin 1、sin 2，計算折射率n：圖實144以入射點O為圓心，以一定的長度R為半徑畫圓，交入射光線OA于E點，交折射光線OO于E點，過E作NN的垂線EH，過E作NN的垂線EH。如圖實144所示，sin 1，sin 2，OEOER，則n。只要用刻度尺量出EH、EH的長度就可以求出n。(1)玻璃磚宜適當寬些且實驗中玻璃磚的位置不要移動。用手拿玻璃磚時，只能接觸玻璃磚的毛面或棱，嚴禁用玻璃磚當尺

4、子畫界面。(2)大頭針應豎直插入，兩大頭針間距離宜大些。(3)所選入射角不應過大，否則在另一側看不清P1、P2的像；也不應過小，否則測量誤差較大。(4)由于要多次改變?nèi)肷浣侵貜蛯嶒?，所以入射光線與出射光線要一一對應。(1)入射光線、出射光線確定的準確性造成誤差，故入射側、出射側所插大頭針間距大一些。(2)入射角和折射角的測量造成誤差，故入射角適當大一些，以減小測量的相對誤差。實驗原理與操作例1(2012·浙江高考)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，如圖實145甲所示。圖實145(1)根據(jù)圖甲畫出完整的光路圖；(2)對你畫出的光路圖進行測量和計算，求得該玻

5、璃磚的折射率n_(保留3位有效數(shù)字)；(3)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，如圖乙所示。圖中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_(填“A”或“B”)。解析(1)分別連接玻璃磚兩側的大頭針所在的點，并延長與玻璃磚邊分別相交，標出傳播方向，然后連接玻璃磚邊界的兩交點，即為光線在玻璃磚中傳播的方向。光路如圖所示。(2)設方格紙上正方形的邊長為1，光線的入射角為i，折射角為r，則sin i0.798，sin r0.521所以玻璃的折射率n1.53(3)由題圖乙可知，光線P1P2入射到玻璃磚上時，相當于光線射

6、到了一個三棱鏡上，因此出射光線將向底邊偏折，所以出射光線過P3和A。答案(1)見解析(2)1.53(說明：±0.03范圍內(nèi)都可)(3)A數(shù)據(jù)處理與誤差分析例2在做測定玻璃折射率n的實驗時：(1)甲同學在紙上正確畫出玻璃磚的兩個界面ab和cd時不慎碰了玻璃磚使它向ab方向平移了一些，如圖實146甲所示，其后的操作都正確。但畫光路圖時，將折射點確定在ab和cd上，則測出的n值將_。圖實146(2)乙同學為了避免筆尖接觸玻璃面，畫出的ab和cd都比實際界面向外側平移了一些，如圖乙所示，以后的操作均正確，畫光路圖時將入射點和折射點都確定在ab和cd上，則所測出的n值將_。(3)丙同學在操作和

7、作圖時均無失誤，但所用玻璃磚的兩個界面明顯不平行。這時測出的n值將_。解析(1)由圖甲可以看出折射角不變，入射角相同，故測得的折射率將不變。(2)由圖乙可看出，使入射點向左移，折射點向右移，所畫出的折射角比實際折射角偏大，由n知，測得的折射率偏小。(3)同樣可根據(jù)入射光線和出射光線確定玻璃磚內(nèi)折射光線，從而確定入射角和折射角，只要第二個界面不發(fā)生全反射即可，不過入射光線和出射光線不平行，如圖丙所示。答案(1)不變(2)偏小(3)不受影響同類實驗的拓展與創(chuàng)新例3學校開展研究性學習，某研究小組的同學根據(jù)所學的光學知識，設計了一個測量液體折射率的儀器，如圖實147所示。在一圓盤上，過其圓心O作兩條互

8、相垂直的直徑BC、EF，在半徑OA上，垂直盤面插下兩枚大頭針P1、P2，并保持P1、P2位置不變，每次測量時讓圓盤的下半部分豎直進入液體中，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的像，并在圓周上插上大頭針P3，使P3正好擋住P1、P2的像。同學們通過計算，預先在圓周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：圖實147(1)若AOF30°，OP3與OC的夾角為30°，則P3處所對應的折射率的值為_。(2)圖中P3、P4兩位置_處所對應的折射率值大。(3)作AO的延長線交圓周于K，K處所對應的折射率值應為_。解析(1)根據(jù)折射定律n，