實(shí)驗(yàn)十六　測(cè)量玻璃的折射率

4/4實(shí)驗(yàn)十六測(cè)量玻璃的折射率考情調(diào)研命題特征測(cè)量玻璃的折射率實(shí)驗(yàn)在往年高考中考查較少。在新高考中的2021年浙江1月選考和2023年海南卷、廣東卷都有考查，可見(jiàn)新高考對(duì)本實(shí)驗(yàn)的考查熱度有所增加。因此在2025年備考中還應(yīng)引起足夠重視1.考裝置：測(cè)量長(zhǎng)方體、球體等不同形狀玻璃磚的折射率。2.考操作：畫(huà)出某一界面上的入射光線和折射光線，確定入射角和折射角。3.考數(shù)據(jù)：計(jì)算法、圖像法或“單位圓”法小朱同學(xué)用插針?lè)y(cè)定玻璃磚的折射率?！緦?shí)驗(yàn)原理】（1）當(dāng)光從空氣射入玻璃時(shí)，若入射角為i，折射角為r，根據(jù)折射定律n＝，可計(jì)算出玻璃的折射率?！緦?shí)驗(yàn)步驟】（2）實(shí)驗(yàn)桌上的方木板上有一張白紙，白紙上放有如圖1所示的實(shí)驗(yàn)器材，小朱同學(xué)認(rèn)為除了量角器外還缺少一種器材，則所缺器材的名稱為。將器材配齊后，他進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，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'。在玻璃磚的一側(cè)插入兩枚大頭針P1、P2。眼睛在另一側(cè)透過(guò)玻璃磚看P1和P2，使P1的像被P2的像擋住，在眼睛這一側(cè)再插入第三枚大頭針P3，使它把P1、P2的像擋住，再透過(guò)玻璃磚觀察，調(diào)整視線方向，插上第四枚大頭針P4時(shí)應(yīng)使其遮擋住?！咀⒁馐马?xiàng)】（3）為取得較好的實(shí)驗(yàn)效果，下列操作正確的是（填選項(xiàng)前字母）。A.必須選用上、下表面平行的玻璃磚B.入射角應(yīng)盡量小些C.大頭針應(yīng)垂直地插在紙面上D.大頭針P1和P2及P3和P4之間的距離適當(dāng)大些

【數(shù)據(jù)處理】（4）小朱同學(xué)在量入射角和折射角時(shí)，由于沒(méi)有使用量角器，在完成了光路圖以后，在P1、P2所在的直線上取一點(diǎn)A，將光線的出射點(diǎn)記為O'，用圓規(guī)以光線的入射點(diǎn)O為圓心，OA為半徑畫(huà)圓，交OO'延長(zhǎng)線于C點(diǎn)，過(guò)A點(diǎn)和C點(diǎn)作垂直入射光線法線的直線，垂足分別為B點(diǎn)和D點(diǎn)，如圖2所示，若他測(cè)得AB＝7.5cm，CD＝5cm，則可求出該玻璃磚的折射率n＝。【誤差分析】（5）若小朱同學(xué)在紙上畫(huà)出的界面aa'、bb'與玻璃磚位置的關(guān)系如圖3所示，其他操作均正確，且均以aa'、bb'為界面畫(huà)光路圖。則折射率測(cè)量值（選填“大于”“小于”或“等于”）真實(shí)值。聽(tīng)課記錄1.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之間、P3與O'之間距離要稍大一些。（2）入射角i不宜太大（接近90°），也不宜太?。ń咏?°）。（3）操作時(shí)手不能觸摸玻璃磚的光潔光學(xué)面，也不能把玻璃磚界面當(dāng)作尺子畫(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。（5）玻璃磚應(yīng)選用寬度較大的，宜在5cm以上，若寬度太小，則測(cè)量誤差較大。2.數(shù)據(jù)處理（1）計(jì)算法：算出不同入射角時(shí)的n＝sinisinr，（2）作sini-sinr圖像：由n＝sinisinr可知圖像應(yīng)是過(guò)原點(diǎn)的直線，如圖1所示，（3）“單位圓”法：如圖2所示，sini＝EHOE，sinr＝E'H'OE'，OE＝OE'＝R，則

（2024·安徽亳州模擬）在“測(cè)玻璃的折射率”實(shí)驗(yàn)中：（1）如圖甲，用插針?lè)y(cè)定玻璃磚折射率的實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法中正確的是（填正確選項(xiàng)前字母）。A.若不小心用手觸摸了光學(xué)面，不會(huì)影響測(cè)量B.實(shí)驗(yàn)中，可以將玻璃磚界面當(dāng)尺子畫(huà)界線C.測(cè)梯形玻璃磚、三角形玻璃磚和半圓形玻璃磚的折射率均可用“插針?lè)ā盌.玻璃磚的兩個(gè)光學(xué)面aa'、bb'一定要平行，否則會(huì)有誤差（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（選填“大”或“小”）的玻璃磚來(lái)測(cè)量。（3）在該實(shí)驗(yàn)中，光線是由空氣射入玻璃磚，根據(jù)測(cè)得的入射角和折射角的正弦值畫(huà)出的圖像如圖乙所示，從圖像可知玻璃磚的折射率等于。（4）如圖丙所示，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中畫(huà)出界面aa'后，不小心將玻璃磚向上平移了一些，導(dǎo)致界面bb'畫(huà)到了圖中虛線位置，而在作光路圖時(shí)界面aa'仍為開(kāi)始所畫(huà)的，則所測(cè)得的折射率將（選填“偏大”“偏小”或“不變”）。【典例】（2023·廣東高考11題）某同學(xué)用激光筆和透明長(zhǎng)方體玻璃磚測(cè)量玻璃的折射率，實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下。（1）將玻璃磚平放在水平桌面上的白紙上，用大頭針在白紙上標(biāo)記玻璃磚的邊界；（2）①激光筆發(fā)出的激光從玻璃磚上的M點(diǎn)水平入射，到達(dá)ef面上的O點(diǎn)后反射到N點(diǎn)射出。用大頭針在白紙上標(biāo)記O點(diǎn)、M點(diǎn)和激光筆出光孔Q的位置；②移走玻璃磚，在白紙上描繪玻璃磚的邊界和激光的光路，作QM連線的延長(zhǎng)線與ef面的邊界交于P點(diǎn)，如圖（a）所示；③用刻度尺測(cè)量PM和OM的長(zhǎng)度d1和d2。PM的示數(shù)如圖（b）所示，d1為cm。測(cè)得d2為3.40cm。（3）利用所測(cè)量的物理量，寫(xiě)出玻璃磚折射率的表達(dá)式n＝；由測(cè)得的數(shù)據(jù)可得折射率n為（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）。（4）相對(duì)誤差的計(jì)算式為δ＝測(cè)量值－真實(shí)值真實(shí)值×100％。為了減小d1、d2測(cè)量的相對(duì)誤差，實(shí)驗(yàn)中激光在M三步穩(wěn)解題（1）分析實(shí)驗(yàn)?zāi)康模河眉す夤P和透明長(zhǎng)方體玻璃磚測(cè)量玻璃磚的折射率。（2）確定實(shí)驗(yàn)原理：根據(jù)實(shí)驗(yàn)中在白紙上標(biāo)記的各點(diǎn)，畫(huà)出入射光線和出射光線，從而確定入射角和出射角。（3）制定數(shù)據(jù)處理方案：根據(jù)公式n＝sini聽(tīng)課記錄（2023·海南高考14題）用激光測(cè)玻璃磚折射率的實(shí)驗(yàn)中，玻璃磚與屏P平行放置，從另一側(cè)用激光筆以一定角度照射，此時(shí)在屏上的S1處有激光點(diǎn)，移走玻璃磚，光點(diǎn)移到S2處，回答下列問(wèn)題：（1）請(qǐng)畫(huà)出激光束經(jīng)玻璃折射后完整的光路圖；（2）已經(jīng)測(cè)出AB＝l1，O