第五講　實(shí)驗(yàn)：測(cè)定玻璃的折射率

第五講實(shí)驗(yàn)：測(cè)定玻璃的折射率一、基本原理與操作原理裝置圖操作要領(lǐng)畫(huà)出光路圖，用量角器量出入射角θ1和折射角θ2，計(jì)算折射率n＝

(1)固定：把白紙固定在平木板上(2)畫(huà)線(xiàn)：畫(huà)界面aa′和bb′，畫(huà)入射光AO(3)插針：讓P3擋住P1和P2的像，讓P4擋住P3本身和P1、P2的像(4)量角：畫(huà)出光路圖，測(cè)量出入射角θ1和折射角θ22．注意事項(xiàng)(1)玻璃磚要用厚度較大的。(2)入射角不宜過(guò)大或過(guò)小，一般控制在30°到60°之間。(3)大頭針要豎直插在白紙上，且距離應(yīng)適當(dāng)大一些。(4)玻璃磚的折射面要畫(huà)準(zhǔn)，不能用玻璃磚界面代替直尺畫(huà)界線(xiàn)。3．誤差分析(1)入射光線(xiàn)、出射光線(xiàn)確定的準(zhǔn)確性造成誤差，故入射側(cè)、出射側(cè)所插兩枚大頭針間距應(yīng)大一些。(2)入射角和折射角的測(cè)量造成誤差，故入射角應(yīng)適當(dāng)大些，以減小測(cè)量的相對(duì)誤差。考法一實(shí)驗(yàn)原理與操作1．某小組做測(cè)定玻璃的折射率實(shí)驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確程度________。A．選用兩光學(xué)表面間距大的玻璃磚B．選用兩光學(xué)表面平行的玻璃磚C．選用粗的大頭針完成實(shí)驗(yàn)D．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(shí)驗(yàn)，記錄的玻璃磚界線(xiàn)和四個(gè)大頭針扎下的孔洞如下圖所示，其中實(shí)驗(yàn)操作正確的是________。(3)該小組選取了操作正確的實(shí)驗(yàn)記錄，在白紙上畫(huà)出光線(xiàn)的徑跡，以入射點(diǎn)O為圓心作圓，與入射光線(xiàn)、折射光線(xiàn)分別交于A、B點(diǎn)，再過(guò)A、B點(diǎn)作法線(xiàn)NN′的垂線(xiàn)，垂足分別為C、D點(diǎn)，如圖所示，則玻璃的折射率n＝________。(用圖中線(xiàn)段的字母表示)解析：(1)測(cè)玻璃的折射率關(guān)鍵是根據(jù)入射光線(xiàn)和出射光線(xiàn)確定在玻璃中的傳播光線(xiàn)，因此選用光學(xué)表面間距大的玻璃磚以及使插在玻璃磚同側(cè)兩枚大頭針的距離大些都有利于提高實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確程度，減小誤差；兩光學(xué)表面是否平行不影響折射率的測(cè)量，為減小誤差，應(yīng)選用細(xì)長(zhǎng)的大頭針，故選項(xiàng)A、D正確，B、C錯(cuò)誤。

(2)由題圖可知，選用的玻璃磚兩光學(xué)表面平行，則入射光線(xiàn)與出射光線(xiàn)平行，B、C錯(cuò)誤；由光線(xiàn)在空氣中的入射角大于玻璃中的折射角，畫(huà)圖可知正確的圖為D。2.(1)實(shí)驗(yàn)室有一梯形玻璃磚，某同學(xué)想用“插針?lè)ā睖y(cè)定玻璃

的折射率。玻璃磚有4個(gè)光學(xué)面A、B、C、D，如圖甲所示，

其中A、C兩面相互平行，實(shí)驗(yàn)中該同學(xué)對(duì)入射面和出射面

的認(rèn)識(shí)正確的是________。A．只能選用A、C兩面B．可以選用A、B兩面C．不能選用B、D兩面(2)該同學(xué)在選用A、C兩面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，正確操作后，作出的光路圖及測(cè)出的相關(guān)角度如圖乙所示。此玻璃的折射率計(jì)算式為n＝________(用圖中的θ1、θ2表示)。3．在用“插針?lè)y(cè)定玻璃磚折射率”的實(shí)驗(yàn)中。(1)如圖1所示，甲同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中畫(huà)出平行玻璃磚的邊界①、入射光線(xiàn)②、折射光線(xiàn)③和出射光線(xiàn)④，下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)中畫(huà)這四條線(xiàn)的先后順序正確的是________。A．①②③④

B．②①③④C．①②④③

D．②①④③(2)“測(cè)定玻璃磚折射率”實(shí)驗(yàn)利用的原理是________。A．光的折射

B．光的干涉C．光的衍射

D．光的偏振(3)

乙同學(xué)在紙上畫(huà)出的界面ab、cd與矩形玻璃磚位置的關(guān)系如圖2所示，已知玻璃磚寬度與ab、cd間距相等，實(shí)驗(yàn)時(shí)將玻璃磚向下平移一小段距離，其他操作均正確，且以ab、cd為界面畫(huà)光路圖。則該同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比________。A．偏大

B．偏小

C．不變

D．無(wú)法確定解析：(1)在用“插針?lè)y(cè)定玻璃磚折射率”的實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)先畫(huà)平行玻璃磚的邊界①，然后畫(huà)出法線(xiàn)，再畫(huà)出入射光線(xiàn)②，再畫(huà)出出射光線(xiàn)④，最后連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，畫(huà)出折射光線(xiàn)③，所以先后順序?yàn)棰佗冖堍郏蔬xC。(2)用插針?lè)ā皽y(cè)定玻璃磚折射率”的實(shí)驗(yàn)利用的原理是光的折射，故選A。(3)

根據(jù)題意作圖，如圖所示，通過(guò)作圖可知，入射角和折射角大小均沒(méi)有改變，故該同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比不變，故選C。答案：(1)C

(2)A

(3)C[關(guān)鍵點(diǎn)撥](1)玻璃磚應(yīng)選用厚度、寬度較大的。(2)大頭針要插得豎直，且間隔要大些。(3)入射角不宜過(guò)大或過(guò)小，一般在30°～60°之間。(4)玻璃磚的折射面要畫(huà)準(zhǔn)，不能用玻璃磚界面代替直尺畫(huà)界線(xiàn)。(5)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，玻璃磚和白紙的相對(duì)位置不能改變。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θ1、θ2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)量?？挤ǘ?shù)據(jù)處理與誤差分析5．(2023·渭南模擬)在“利用插針?lè)y(cè)定玻璃磚折射率”的實(shí)驗(yàn)中。(1)甲同學(xué)在紙上正確畫(huà)出玻璃磚的兩個(gè)界面aa′和bb′后，不小心碰了玻璃磚使它向aa′方向平移了少許，如圖甲所示，則他測(cè)得的折射率將________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。(2)乙同學(xué)在畫(huà)界面時(shí)，不小心將兩界面aa′、bb′間距畫(huà)得比玻璃磚寬度大些，如圖乙所示，則他測(cè)得的折射率將________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。(3)某同學(xué)由于沒(méi)有量角器，在完成了光路圖以后，以O(shè)點(diǎn)為圓心，10.00cm長(zhǎng)為半徑畫(huà)圓，分別交線(xiàn)段OA于A點(diǎn)，交O和O′連線(xiàn)的延長(zhǎng)線(xiàn)于C點(diǎn)，過(guò)A點(diǎn)作法線(xiàn)NN′的垂線(xiàn)AB交NN′于B點(diǎn)，過(guò)C點(diǎn)作法線(xiàn)NN′的垂線(xiàn)CD交NN′于D點(diǎn)，如圖丙所示，用刻度尺量得OB＝8.00cm，CD＝4.00cm，由此可得出玻璃磚的折射率n＝________。解析：(1)如圖(a)所示，甲同學(xué)利用插針?lè)ù_定入射光線(xiàn)、折射光線(xiàn)后，測(cè)得的入射角、折射角沒(méi)有受到影響，因此測(cè)得的折射率將不變。答案：(1)不變(2)偏小(3)1.56．(2023·西安五校聯(lián)考)做測(cè)量玻璃折射率實(shí)驗(yàn)時(shí)，同學(xué)們被分成若干實(shí)驗(yàn)小組，以下是其中兩個(gè)實(shí)驗(yàn)小組的實(shí)驗(yàn)情況：(1)甲組同學(xué)在實(shí)驗(yàn)時(shí)，用他們測(cè)得的多組入射角i與折射角r作出sini-sinr圖像如圖甲所示，則下列判定正確的是________。A．光線(xiàn)是從空氣射入玻璃的B．該玻璃的折射率約為0.67C．該玻璃的折射率約為1.5D．該玻璃置于空氣中時(shí)臨界角為45°(2)乙組同學(xué)先畫(huà)出圖乙所示的坐標(biāo)系，再在y＜0區(qū)域放入某介質(zhì)(以x軸為界面)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)分別標(biāo)記了折射光線(xiàn)、入射光線(xiàn)、反射光線(xiàn)通過(guò)的一個(gè)點(diǎn)，它們的坐標(biāo)分別為A(8cm,3cm)、B(1cm，－4cm)、