專題80 測量玻璃磚的折射率實驗(解析版)

2015—2020年六年高考物理分類解析專題80、測量玻璃磚的折射率實驗（2019高考理綜天津卷）（2）某小組做測定玻璃的折射率實驗，所用器材有：玻璃磚，大頭針，刻度尺圓規(guī)，筆，白紙。下列哪些措施能夠提高實驗準確程度 。選用兩光學(xué)表面間距大的玻璃磚選用兩光學(xué)表面平行的玻璃磚選用粗的大頭針完成實驗插在玻璃磚同側(cè)的兩枚大頭針間的距離盡量大些該小組用同一套器材完成了四次實驗，記錄的玻璃磚界線和四個大頭針扎下的孔洞如下圖所示，其中實驗操作正確的是驗操作正確的是該小組選取了操作正確的實驗記錄，在白紙上畫出光線的徑跡，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，如圖所示，則玻璃的折射率n二。（用圖中線段的字母表示）【參考答案】璃的折射率n二。（用圖中線段的字母表示）【參考答案】ADBAC~BD【名師解析】①做測定玻璃的折射率實驗，能夠提高實驗準確程度的是：選用兩光學(xué)表面間距大的玻璃磚有助于提高確定折射角的準確程度，插在玻璃磚同側(cè)的兩枚大頭針間的距離盡量大些，有助于提高確定入射角和折射角的準確程度，選項AD正確。②根據(jù)光通過平行玻璃磚的光路可知，入射線和出射線平行，在玻璃磚中折射角小于入射角，所以實驗操

作正確的是B。AC③由折射定律，玻璃的折射率nBD(2012..浙江)在“測定玻璃的折射率”實驗中，某同學(xué)經(jīng)正確操作插好了4枚大頭針，如圖19-1-甲所示。圖19-1-甲 圖19-1-乙 圖19-1-丙在圖19-1-乙中畫出完整的光路圖；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為有效數(shù)字)；為了觀測光在玻璃磚不同表面的折射現(xiàn)象，某同學(xué)做了兩次實驗，經(jīng)正確操作插好了8枚大頭針，如圖19-1-丙所示。圖中P1和P2是同一入射光線上的2枚大頭針，其對應(yīng)出射光線上的2枚大頭針是P3和(填“A”或“B”)?！緟⒖即鸢浮?1)完整的光路圖如圖。(2)1.51(3)A圖19-1-J【名師解析】畫出完整的光路圖如圖19-1-J所示。測量出入射角和折射角，由折射定律，求得該玻璃磚的折射率n=1.51.P1和P2是同一入射光線上的2枚大頭針，由于入射界面和出射界面不平行，出射光線將向下偏折，所以其對應(yīng)出射光線上的2枚大頭針是P3和A?！军c評】若待測玻璃磚兩界面平行時，入射線和出射線平行；若待測玻璃磚兩界面不平行時，入射線和出射線不平行。

注解：利用插針法測量玻璃折射率，畫出入射線、法線和折射線后，可以通過測量入射角、折射角，利用折射定律得出折射率：也可以以入射點作為圓心畫出單位圓，單位圓與入射線和折射線相交。分別過這兩個交點作法線的垂線，測量這兩段垂線的長度，這兩段垂線的長度的比值等于玻璃折射率。高考模擬題1、（2018?河北滄州模擬）（1）（10分）兩位同學(xué)用兩面平行的玻璃磚做“測定玻璃的折射率”實驗.甲同學(xué)在量入射角和折射角時，由于沒有量角器，在完成了光路圖以后，以O(shè)點為圓心，OA為半徑畫圓，交OO'延長線于C點，過A點和C點作垂直于法線的線段分別交法線于B點和D點，如圖所示.測量有關(guān)線段長度，可得玻璃的折射率n= ?（用圖中線段表示）乙同學(xué)在畫界面時，不小心將兩界面ab和cd間距畫得比玻璃磚寬度大些，下界面與實際相同，如圖所示．若操作無誤，則他測得的折射率比真實值 （填“偏大”“偏小”或“不變”）．【參考答案】?【參考答案】?cd §偏小【名師解析】①題圖甲中AO為入射光線，OO'是折射光線，設(shè)光線在玻璃磚上表面的入射角為i,折射角為r,則由幾何知識得到sini=AB射角為r,則由幾何知識得到sini=ABAo,又AO=OC，則折射率siniABnsinrCD線表示作圖光路圖，由圖可看出，畫圖時的入射角不變、折射角比實際的折射角變大，由折射定律可知測出的折射率變小．2．某小組做測定玻璃的折射率實驗，所用器材有：玻璃磚，大頭針，刻度尺，圓規(guī)，筆，白紙。①下列哪些措施能夠提高實驗準確程度 。選用兩光學(xué)表面間距大的玻璃磚選用兩光學(xué)表面平行的玻璃磚選用粗的大頭針完成實驗

插在玻璃磚同側(cè)的兩枚大頭針間的距離盡量大些②該小組用同一套器材完成了四次實驗，記錄的玻璃磚界線和四個大頭針扎下的孔洞如下圖所示，其中實折射光線分別交于A、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，如圖所示，則玻璃的采用插針法測定光的折射率的時候，應(yīng)選定光學(xué)表面間距大一些的玻璃磚，這樣光路圖會更加清晰，減小誤差，同時兩枚大頭針的距離盡量大一些，保證光線的直線度，因此AD正確，光學(xué)表面是否平行不影響該實驗的準確度，因此B錯誤，應(yīng)選用細一點的大頭針因此C錯誤。根據(jù)光的折射定律可知當(dāng)選用平行的玻璃磚時出射光和入射光應(yīng)是平行光，又因發(fā)生了折射因此出射光的出射點應(yīng)相比入射光的延長線向左平移，因此D正確，ABC錯誤.sinZAOCnsinZAOCn= ③由折射定律可知折射率 sin/BODACsinZAOC=——RBDsinZBOD= RACn= 聯(lián)立解得 BD.3.（4分）【加試題】（2019浙江杭州模擬4）如圖所示，某同學(xué)利用方格坐標紙來測定半圓形玻璃磚的折射率。其中，OA作為入射光線，是首先畫在紙上的直線，他在直線OA適當(dāng)位置先后豎直插上Pl、P2兩枚大頭針，如圖放上玻璃磚（如粗黑線所示），然后插上P3、P4大頭針。

（2）若該同學(xué)實驗操作規(guī)范準確，其記錄情況如圖所示。則該同學(xué)利用圖示的記錄情況可測得玻璃磚的折射率n= ?！緟⒖即鸢浮俊竟?分，每空2分】（1） 透過玻璃磚看，使P4大頭針擋住P1P2和P3三枚大頭針的像（2） 1.5【名師解析】圖中以半圓形玻璃磚的圓心畫出了圓，若取圓的半徑為1，則入射角的正弦值可表示為6，折射角的正弦值可表示為4，由折射定律可得n=1.5.4.（2019浙江大學(xué)附中模擬）小李同學(xué)利用激光筆和角度圓盤測一半圓形玻璃磚的折射率，如圖所示是他用手機拍攝的某次實驗現(xiàn)象照片，圖中有三條明亮的光線，固定好激光筆，然后將圓盤和玻璃磚一起繞圓心 （填“順時針”或者“逆時針”）緩慢轉(zhuǎn)動了5°,發(fā)現(xiàn)光線③恰好消失了，那么這次他所測得半圓形玻璃磚的折射率n= 。【參考答案】順時針擊【名師解析】圓盤和玻璃磚一起順時針繞圓心緩慢轉(zhuǎn)動，入射角逐漸增大，當(dāng)入射角等于臨界角時發(fā)生全反射，折射光線消失，由題得全反射臨界角C=45°，由sinC==得n=:a【關(guān)鍵點撥】圓盤和玻璃磚一起順時針繞圓心緩慢轉(zhuǎn)動，入射角等于臨界角時發(fā)生全反射，折射光線消失，由圖讀出臨I界角C,再由sinC=-求折射率。本題利用全反射知識測定玻璃磚的折射率，其原理是全反射臨界角公式itsinC==，關(guān)鍵要理解并掌握全反射產(chǎn)生的條件。5?圖2甲為某同學(xué)利用半圓形玻璃磚測定玻璃折射率n的裝置示意圖。他讓光從空氣射向玻璃磚，在正確操作后，他利用測出的數(shù)據(jù)作出了圖乙所示的折射角正弦(sinr)與入射角正弦(sini)的關(guān)系圖象。則下列說法正確的是( )圖22該玻璃的折射率n=3該玻璃的折射率n=1.52在由空氣進入該玻璃中傳播時，光波頻率變?yōu)樵瓉淼?在由空氣進入該玻璃中傳播時，光波波長變?yōu)樵瓉淼?.5倍【參考答案】B【名師解析】 由折射定律〃=需可知折射角正弦(sinr)與入射角正弦(sini)的關(guān)系圖象的斜率的倒數(shù)表示3折射率，所以n=2=1.5，選項A錯誤，B正確；在由空氣進入該玻璃中傳播時，光波的頻率不變，光2波波長變?yōu)樵瓉淼?,選項C、D錯誤。6.(10分)一同學(xué)在水平桌面上鋪放一張白紙，將一橫截面是直角三角形的玻璃磚平放在白紙上，并用鉛筆將其邊緣畫在白紙上，得到如圖所示的直角三角形ABC，在白紙上作一垂直BC邊的直線，在該直線上豎直插上P］、P2兩顆大頭針，然后從玻璃磚的另一個面透過玻璃磚觀察P］、P2的像，在白紙上豎直插上P3、P4兩顆大頭針，使P3擋住P「P2的像，P4擋住P3及P「P2的像，大頭針的位置如圖所示.

(i)作出該光束完整的光路圖;(i)作出該光束完整的光路圖;(ii)測得出射光線與AB邊的夾角為0(0為銳角)，測出直角三角形頂角A的角度為弘求該玻璃磚的折射率n.【