高考物理一轮复习 实验增分 专题15 测定玻璃的折射率学案-人教版高三全册物理学案.doc

实验十五测定玻璃的折射率

考纲要求考情分析命题趋势测定玻璃的折射率2015·北京卷，21(1)高考主要侧重考查以下三个方面：1.实验操作的规范性考查；2.实验数据的记录和分析；3.实验误差分析
知识梳理·夯实基础
一、实验目的
测定玻璃砖的折射率．
二、实验原理
如图所示，abb′a′为两面平行的玻璃砖，光线的入射角为θ1，折射角为θ2，根据n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)可以计算出玻璃的折射率．

三、实验器材
木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、三角板、铅笔．
四、实验步骤
1．用图钉把白纸固定在木板上．
2．在白纸上画一条直线aa′，并取aa′上的一点O为入射点，作过O的法线NN′．
3．画出线段AO作为入射光线，并在AO上插上P1、P2两根大头针．
4．在白纸上放上玻璃砖，使玻璃砖的一个长边与直线aa′对齐，并画出另一条长边的对齐线bb′．
5．眼睛在bb′的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向，使P1的像被P2的像挡住，然后在观察这一侧插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，再插上P4，使P4挡住P3和P1、P2的像．
6．移去玻璃砖，拨去大头针，由大头针P3、P4的针孔位置确定出射光线O′B及出射点O′，连接O、O′得线段OO′．
7．用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sinθ1和sinθ2．
8．改变入射角，重复实验，算出不同入射角时的eq\f(sinθ1,sinθ2)，并取平均值．
五、数据处理

1．计算法：用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，算出不同入射角时的eq\f(sinθ1,sinθ2)，并取平均值．
2．图象法：改变不同的入射角θ1，测出不同的折射角θ2，作sinθ1－sinθ2图象，由n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)可知图象应为直线，如图所示，其斜率就是玻璃的折射率．
3．辅助线段法：利用直尺作辅助线，测出辅助线的长度大小，求玻璃的折射率．

如图所示，作辅助线eq\x\to(AB)，且垂直于eq\x\to(OB)，量出eq\x\to(AB)、eq\x\to(OA)，作辅助线eq\x\to(CD)，且垂直于eq\x\to(OD)，量出eq\x\to(CD)、eq\x\to(OC)，则sinθ1＝eq\f(\x\to(AB),\x\to(OA))，sinθ2＝eq\f(\x\to(CD),\x\to(OC))，即可求出n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)＝eq\f(\x\to(AB)·\x\to(OC),\x\to(OA)·\x\to(CD))．
4．单位圆法：以入射点O为圆心，以适当长度R为半径画圆，交入射光线OA于E点，交折射光线OO′于E′点，过E作NN′的垂线EH，过E′作NN′的垂线E′H′.如图所示，sinθ1＝eq\f(EH,OE)，sinθ2＝eq\f(E′H′,OE′)，OE＝OE′＝R，则n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)＝eq\f(EH,E′H′).只要用刻度尺量出EH、E′H′的长度就可以求出n．

六、误差分析
1．入射光线、出射光线确定的准确性造成误差，故入射侧、出射侧所插两枚大头针间距应大一些．
2．入射角和折射角的测量造成误差，故入射角应适当大些，以减小测量的相对误差．
七、注意事项
1．实验时，应尽可能将大头针竖直插在纸上，且P1和P2之间、P3和P4之间、P2与O、P3与O′之间距离要稍大一些．
2．入射角θ1不宜太大(接近90°)，也不宜太小(接近0°)．太大：反射光较强，出射光较弱；太小：入射角、折射角测量的相对误差较大．
3．操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁光学面，更不能把玻璃砖界面当尺子画界线．
4．实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变．
5．玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5cm以上，若宽度太小，则测量误差较大．
核心考点·分层突破
考点1实验原理和操作
[例1]如图所示，用某种透光物质制成的直角三棱镜ABC；在垂直于AC面的直线MN上插两枚大头针P1、P2，在AB面的左侧透过棱镜观察大头针P1、P2的像，调整视线方向，直到P1的像__让P2的像挡住__，再在观察的这一侧先后插上两枚大头针P3、P4，使P3__挡住P1、P2的像__，P4__挡住P3以及P1、P2的像__.记下P3、P4的位置，移去大头针和三棱镜，过P3、P4的位置作直线与AB面相交于D，量出该直线与AB面的夹角为45°.则透光物质的折射率n＝！！！eq\r(2)###，并在图中画出正确完整的光路图．

解析通过作图找出BC面上的反射点和AB面上的出射点，则由几何知识可得各角的大小，如图所示，则n＝eq\f(si