2019年高考物理总复习第59讲实验十二测定玻璃的折射率讲义.pdf

第59讲实验十二测定玻璃的折射率考情剖析考查内容考纲要求考查年份考查详情能力要求实验、探究：测定玻璃的折射率实验储备一、实验目的1．理解用插针法测定玻璃折射率的原理．2．学会测定玻璃的折射率的实验方法．二、实验器材玻璃砖、白纸、木板、大头针(四枚)、图钉(四枚)、量角器、三角板(或直尺)、铅笔．三、实验原理用插针法确定光路，找出跟入射线相对应的折射线；用量角器测出入射角i和折射角r；sini根据折射定律计算出玻璃的折射率n＝.sinγ四、实验步骤1．把白纸用图钉钉在木板上；2．在白纸上画一条直线aa′作为界面，画一条线段AO作为入射光线，并过O点画出界面aa′的法线NN′，如图所示；3．把长方形的玻璃砖放在白纸上，使它的一个边跟aa′对齐，并画出玻璃砖的另一个边bb′；4．在AO线段上竖直地插上两枚大头针P1和P2；5．在玻璃砖的bb′一侧竖直地插上大头针P3，用眼睛观察，调整视线，要使P3能同时挡住P1和P2的像；6．同样地在玻璃砖的bb′一侧再竖直地插上大头针P4，使P4能挡住P3本身和P1和P2的像；7．记下P3和P4的位置，移去玻璃砖和大头针，过P3和P4作直线O′B与bb′交于O′，连接OO′，OO′就是玻璃砖内的折射光线，入射角i＝∠NOA，折射角r＝∠O′ON′；8．用量角器量出入射角和折射角的度数；9．从三角函数表中查出入射角和折射角的正弦值，记入自己设计的表格里；10．用上面的方法分别求出入射角是30°、45°、60°时的折射角，查出入射角i＝∠NOA和折射角r＝∠O′ON′的正弦值；sini11．算出不同入射角时的值比较一下，看它们是否接近一个常数，求出几次实验中sinγ1sini所测的平均值，这就是玻璃砖的折射率．sinγ五、数据处理数据处理的另一种方法：如图所示，以O1为圆心以任意长为半径(半径要尽可能长些约10cm)画圆交入射光线AO1于M点、交折射光线O1O于P点，过M、P作NN′的垂线MK、PQ，MK则n＝，据此可知，用刻度尺测出MK、QP的长度，即可求出折射率n.PQ六、误差分析误差的主要来源：1．确定入射光线、出射光线时的误差．故入射侧、出射侧所插两枚大头针间距离宜大点．2．测量入射角与折射角时的误差．故入射角不宜过小，但入射角也不宜过大，过大则反射光较强，出射光较弱．七、注意事项1．玻璃砖要厚，用手拿玻璃砖时，只能接触玻璃毛面或棱，严禁用玻璃砖当尺子画界面；2．入射角应在30°到60°之间；3．大头针要竖直插在白纸上，且玻璃砖每一侧两枚大头针P1与P2间、P3与P4间的距离应尽量大一些，以减小确定光路方向时造成的误差；4．玻璃砖的折射面要画准；5．由于要多次改变入射角重复实验，所以入射光线与出射光线要一一对应编号以免混乱．2技能优化释难答疑的金钥匙【典型例题1】在“测定玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作插好了4枚大头针，如图甲所示．(1)在图中画出完整的光路图；甲乙(2)对你画出的光路图进行测量和计算，求得该玻璃砖的折射率n＝________(保留3位有效数字)；(3)为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象，某同学做了两次实验，经正确操作插好了8枚大头针，如图乙所示．图中P1和P2是同一入射光线上的2枚大头针，其对应出射光线上的2枚大头针是P3和______(选填“A”或“B”)．【典型例题2】学校开展研究性学习，某研究小组的同学根据所学的光学知识，设计了一个测量液体折射率的仪器，如图所示．在一圆盘上，过其圆心O作两条互相垂直的直径BC、EF，在半径OA上，垂直盘面插下两枚大头针P1、P2并保持P1、P2位置不变，每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使得与直径BC相平，EF作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察P1、P2的像，并在圆周上插上大头针P3，使P3正好挡住P1、P2的像，同学们通过计算，预先在圆周EC部分刻好了折射率的值，这样只要根据P3所插的位置，就可直接读出液体折射率的值，则：3(1)若∠AOF＝30°，OP3与OC的夹角为30°，则P3处所对应的折射率的值为________．(2)图中P3、P4两位置中______(选填“P3”或“P4”)处所对应的折射率大．(3)作AO的延长线交圆周于K，K处所对应的折射率值应为________．(4)若保持∠AOF＝30°不变，用该装置能测量的最大折射率的值不超过________．【典型例题3】在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面ab、cd与玻璃砖位置的关系分别如图①、②和③所示，其中甲、丙同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖．他们的其他操作均正确，且均以ab、cd为界面画光路图．则甲同学测得的折射率与真实值相比________(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)，乙同学测得的折射