高考物理一輪復(fù)習(xí)第十三章機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光電磁波與相對(duì)論實(shí)驗(yàn)十六測(cè)定玻璃的折射率學(xué)案新人教版

實(shí)驗(yàn)十六測(cè)定玻璃的折射率一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)定玻璃的折射率。二、實(shí)驗(yàn)原理如圖所示，用插針?lè)ㄕ页鋈肷涔饩€AO對(duì)應(yīng)的出射光線O′B，確定出射點(diǎn)O′，畫(huà)出折射光線OO′，然后測(cè)量出入射角θ1和折射角θ2，根據(jù)n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)計(jì)算玻璃的折射率。三、注意事項(xiàng)(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(接近90°)，也不宜太小(接近0°)。太大時(shí)反射光較強(qiáng)，出射光較弱；太小時(shí)入射角、折射角測(cè)量的相對(duì)誤差較大。(3)操作時(shí)，手不能觸摸玻璃磚的光學(xué)面，更不能把玻璃磚界面當(dāng)尺子畫(huà)界線。(4)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，玻璃磚與白紙的相對(duì)位置不能改變。4．?dāng)?shù)據(jù)處理的三種方法(1)單位圓法：以入射點(diǎn)O為圓心，以一定長(zhǎng)度R為半徑畫(huà)圓，交入射光線OA于E點(diǎn)，交折射光線OO′于E′點(diǎn)，過(guò)E作NN′的垂線EH，過(guò)E′作NN′的垂線E′H′，如圖所示。sinθ1＝eq\f(EH,OE)，sinθ2＝eq\f(E′H′,OE′)，OE＝OE′＝R，則n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)＝eq\f(EH,E′H′)。只要用刻度尺測(cè)出EH，E′H′的長(zhǎng)度就可以求出n。(2)計(jì)算法：用量角器測(cè)量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sinθ1和sinθ2。算出不同入射角時(shí)的eq\f(sinθ1,sinθ2)，并取平均值。(3)圖像法：改變不同的入射角θ1，測(cè)出不同的折射角θ2，作sinθ1－sinθ2圖像，由n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)可知圖像為直線，如圖所示，其斜率即為折射率。核心考點(diǎn)·重點(diǎn)突破HEXINKAODIANZHONGDIANTUPO考點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)例1(2023·北京十三中月考)某同學(xué)在“測(cè)定玻璃的折射率”的實(shí)驗(yàn)中，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aa′和bb′。O為直線AO與aa′的交點(diǎn)，在直線OA上豎直地插上P1、P2兩枚大頭針。(1)該同學(xué)接下來(lái)要完成的必要步驟有BD。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(2)過(guò)P3、P4作直線交bb′于O′，過(guò)O′作垂直于bb′的直線NN′，連接OO′。測(cè)量圖甲中角α和β的大小，則玻璃的折射率n＝eq\f(sinβ,sinα)。(3)該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中將玻璃磚界面aa′和bb′的間距畫(huà)得過(guò)寬。若其他操作正確，則折射率的測(cè)量值小于(填“大于”“小于”或“等于”)準(zhǔn)確值。[解析](1)確定大頭針P3的位置的方法是大頭針P3能擋住P1、P2的像，則P3必定在出射光線方向上。確定大頭針P4的位置的方法是大頭針P4能擋住P1、P2的像和P3，故選B、D。(2)測(cè)定玻璃折射率的原理是折射定律，則玻璃的折射率為n＝eq\f(sinβ,sinα)。(3)作圖時(shí)，玻璃磚應(yīng)與所畫(huà)的邊界對(duì)齊。該同學(xué)的做法中，測(cè)量出的α角偏大，導(dǎo)致折射率的測(cè)量值偏小。考點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新本實(shí)驗(yàn)的常見(jiàn)創(chuàng)新如下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新利用激光筆結(jié)合標(biāo)尺分析光點(diǎn)的位置變化替代插針?lè)▽?shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新由測(cè)液體的折射率替代測(cè)玻璃磚的折射率例2某同學(xué)測(cè)量玻璃磚的折射率，準(zhǔn)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(diǎn)射向玻璃磚表面，在直尺上觀察到A、B兩個(gè)光點(diǎn)，讀出OA間的距離為20.00cm，AB間的距離為6.00cm，測(cè)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。玻璃的折射率n＝1.2，光在玻璃中傳播速度v＝2.5×108m/s(光在真空中傳播速度c＝3.0×108m/s，結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)。[解析]作出光路圖如圖所示，根據(jù)幾何知識(shí)可得入射角i＝45°，設(shè)折射角為r，則tanr＝eq\f(3,4)，故折射率n＝eq\f(sini,sinr)≈1.2，故v＝eq\f(c,n)＝2.5×108m/s。2年高考·1年模擬2NIANGAOKAO1NIANMONI(2023·天津卷9(2))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AD。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D。③該小組選取了操作正確的實(shí)驗(yàn)記錄，在白紙上畫(huà)出光線的徑跡，以入射點(diǎn)O為圓心作圓，與入射光線、折射光線分別交于A、B點(diǎn)，再過(guò)A、B點(diǎn)作法線NN′的垂線，垂足分別為C、D點(diǎn)，如圖所示，則玻璃的折射率n＝eq\f(AC,BD)。(用圖中線段的字母表示)[解析](1)測(cè)玻璃的折射率關(guān)鍵是根據(jù)入射光線和出射光線確定在玻璃中的傳播光線，因此選用光學(xué)表面間距大的玻璃磚以及使同側(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)B、C錯(cuò)誤。(2)兩光學(xué)表面平行的玻璃磚的入射光線與