一輪配書-物理-第12章-實驗十四-測定玻璃折射率

1、第十二章 機械振動與機械波 光 電磁波與相對論實驗十四測定玻璃折射率考綱解讀考點一考點二基本實驗要求規(guī)律方法總結(jié)考點三考綱解讀1.學(xué)會用插針法確定光路.2.會用玻璃磚和光的折射定律測定玻璃的折射率基本實驗要求1實驗原理如實驗原理圖甲所示，當(dāng)光線AO1以一定的入射角1穿過兩面平行的玻璃磚時，通過插針法找出跟入射光線AO1對應(yīng)的出射光線O2B，從而求出折射光線O1O2和折射角2，再根據(jù)nsin 1 /sin 2或nPN/QN算出玻璃的折射率實驗演示基本實驗要求2實驗器材木板、白紙、玻璃磚、大頭針、圖釘、量角器、三角板、鉛筆3實驗步驟(1)用圖釘把白紙固定在木板上(2)在白紙上畫一條直線aa，并取a

2、a上的一點O為入射點，作過O點的法線NN.(3)畫出線段AO作為入射光線，并在AO上插上P1、P2兩根大頭針(4)在白紙上放上玻璃磚，使玻璃磚的一條長邊與直線aa對齊，并畫出另一條長邊的對齊線bb.基本實驗要求2實驗步驟(5)眼睛在bb的一側(cè)透過玻璃磚觀察兩個大頭針并調(diào)整視線方向，使P1的像被P2的像擋住，然后在眼睛這一側(cè)插上大頭針P3，使P3擋住P1、P2的像，再插上P4，使P4擋住P3和P1、P2的像(6)移去玻璃磚，拔去大頭針，由大頭針P3、P4的針孔位置確定出射光線OB及出射點O，連接O、O得線段OO.(7)用量角器測量入射角1和折射角2，并查出其正弦值sin 1和sin 2.(8)改

3、變?nèi)肷浣?，重?fù)實驗，算出不同入射角時的sin 1/sin 2. ，并取平均值規(guī)律方法總結(jié)1數(shù)據(jù)處理(1)計算法：用量角器測量入射角1和折射角2，并查出其正弦值sin 1和sin 2.算出不同入射角時的，并取平均值(2)作sin 1sin 2圖象：改變不同的入射角1，測出不同的折射角2，作sin 1sin 2圖象，由n sin 1/sin 2可知圖象應(yīng)為直線，如實驗原理圖乙所示，其斜率為折射率(3)“單位圓”法確定sin 1、sin 2，計算折射率n.以入射點O為圓心，以一定的長度R為半徑畫圓，交入射光線OA于E點，交折射光線OO于E點，過E作NN的垂線EH，過E作NN的垂線EH.如實驗原理圖丙

4、所示，sin 1 EH /OE ，sin 2 EH /OE ，OEOER，則n sin 1/sin 2 EH/EH.只要用刻度尺量出EH、EH的長度就可以求出n.規(guī)律方法總結(jié)2注意事項(1)用手拿玻璃磚時，手只能接觸玻璃磚的毛面或棱，不能觸摸光潔的光學(xué)面，嚴禁把玻璃磚當(dāng)尺子畫玻璃磚的另一邊bb.(2)實驗過程中，玻璃磚在紙上的位置不可移動(3)大頭針應(yīng)豎直地插在白紙上，且玻璃磚每兩枚大頭針P1與P2間、P3與P4間的距離應(yīng)大一點，以減小確定光路方向時造成的誤差(4)實驗時入射角不宜過小，否則會使測量誤差過大，也不宜過大，否則在bb一側(cè)將看不到P1、P2的像考點一實驗原理與操作例1 (2012江

5、蘇12B(2)“測定玻璃的折射率”實驗中，在玻璃磚的一側(cè)豎直插兩個大頭針A、B，在另一側(cè)再豎直插兩個大頭針C、D.在插入第四個大頭針D時，要使它_圖是在白紙上留下的實驗痕跡，其中直線a、a是描在紙上的玻璃磚的兩個邊根據(jù)該圖可算得玻璃的折射率n_.(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)測折射率：確定入射角和折射角確定出射光線時應(yīng)使D擋住C和A、B的像確定入射光線和出射光線擋住C和A、B的像考點一實驗原理與操作例1 (2012江蘇12B(2)“測定玻璃的折射率”實驗中，在玻璃磚的一側(cè)豎直插兩個大頭針A、B，在另一側(cè)再豎直插兩個大頭針C、D.在插入第四個大頭針D時，要使它_圖是在白紙上留下的實驗痕跡，其中直線

6、a、a是描在紙上的玻璃磚的兩個邊根據(jù)該圖可算得玻璃的折射率n_.(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)以O(shè)為圓心，OO為半徑作圓交AB于E點，過E作a的平行線交法線于F;根據(jù)n sin i/sin r EF/OP擋住C和A、B的像測量EF和OP長度得n1.8(1.61.9均正確，方法亦有多種)1.8考點一實驗原理與操作變式題組1某同學(xué)用半圓形玻璃磚測定玻璃的折射率(如圖所示)實驗的主要過程如下：A把白紙用圖釘釘在木板上，在白紙上作出直角坐標(biāo)系xOy，在白紙上畫一條線段AO表示入射光線B把半圓形玻璃磚M放在白紙上，使其底邊aa與Ox軸重合C用一束平行于紙面的激光從y0區(qū)域沿y軸負方向射向玻璃磚，并沿x軸方

7、向調(diào)整玻璃磚的位置，使這束激光從玻璃磚底面射出后，仍沿y軸負方向傳播考點一實驗原理與操作變式題組1某同學(xué)用半圓形玻璃磚測定玻璃的折射率(如圖所示)實驗的主要過程如下：D在AO線段上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2.E在坐標(biāo)系y0的區(qū)域內(nèi)豎直地插上大頭針P3，并使得從P3一側(cè)向玻璃磚方向看去，P3能同時擋住P1和P2的像F移開玻璃磚，連接O、P3，用圓規(guī)以O(shè)點為圓心畫一個圓(如圖中虛線所示) ，此圓與AO線交點為B，與OP3線的交點為C.確定出B點到x軸、y軸的距離分別為x1、y1，C點到x軸、y軸的距離分別為x2、y2.考點一實驗原理與操作變式題組1某同學(xué)用半圓形玻璃磚測定玻璃的折射率(如圖所示

8、)實驗的主要過程如下：(1)若實驗中該同學(xué)沒有將玻璃磚的底邊aa與Ox軸重合，而是向y0方向側(cè)移了一些，這將導(dǎo)致所測的玻璃折射率與其真實值相比_(選填“偏大”“不變”或“偏小”)玻璃磚的底邊側(cè)移了一些:導(dǎo)致測量的x2偏大; x1偏小;由n= x2/x1折射率的測量值與真實值相比偏大x2x1偏大考點一實驗原理與操作變式題組1某同學(xué)用半圓形玻璃磚測定玻璃的折射率(如圖所示)實驗的主要過程如下：(2)若實驗中該同學(xué)在y0的區(qū)域內(nèi)，從任何角度都無法透過玻璃磚看到P1、P2，為能透過玻璃磚看到P1、P2，應(yīng)采取的措施是： _一般由于全反射導(dǎo)致看不到光從玻璃到空氣，當(dāng)角度達到臨界角時，折射光線會消失（全反

9、射）措施：減小角度減小角度考點一實驗原理與操作2某同學(xué)用大頭針、三角板、量角器等器材測半圓形玻璃磚的折射率開始時玻璃磚的位置如圖中實線所示，使大頭針P1、P2與圓心O在同一直線上，該直線垂直于玻璃磚的直徑邊，然后使玻璃磚繞圓心O緩慢轉(zhuǎn)動，同時在玻璃磚直徑邊一側(cè)觀察P1、P2的像，且P2的像擋住P1的像如此觀察，當(dāng)玻璃磚轉(zhuǎn)到圖中虛線位置時，上述現(xiàn)象恰好消失此時只需測量出 ，即可計算出玻璃磚的折射率請用你的測量量表示出折射率_光線消失，因為發(fā)生了全反射，如圖全反射時： sin =1/n, n=1/sin =C，只要測出玻璃磚轉(zhuǎn)過的角度玻璃磚轉(zhuǎn)過的角度1/sin 考點二數(shù)據(jù)處理與誤差分析例2在“測定

10、玻璃的折射率”實驗中，某同學(xué)經(jīng)正確操作插好了4枚大頭針，如圖所示(1)在圖中畫出完整的光路圖：規(guī)范完整入射光線：連接上側(cè)的大頭針?biāo)诘狞c并延長與玻璃磚邊相交出射光線：連接下側(cè)的大頭針?biāo)诘狞c并延長與玻璃磚邊相交折射光線：連接玻璃磚界面上兩交點考點二數(shù)據(jù)處理與誤差分析例2在“測定玻璃的折射率”實驗中，某同學(xué)經(jīng)正確操作插好了4枚大頭針，如圖所示(2)對你畫出的光路圖進行測量和計算，求得該玻璃磚的折射率n_(保留3位有效數(shù)字)設(shè)方格紙上小正方形的邊長為1，光線的入射角為1，折射角為2由直角三角形：sin 10.798，sin 20.52112所以該玻璃磚的折射率nsin 1 / sin 2 1.53

11、.1.53考點二數(shù)據(jù)處理與誤差分析例2在“測定玻璃的折射率”實驗中，某同學(xué)經(jīng)正確操作插好了4枚大頭針，如圖所示(3)為了觀測光在玻璃磚不同表面的折射現(xiàn)象，某同學(xué)做了兩次實驗，經(jīng)正確操作插好了8枚大頭針，如圖所示圖中P1和P2是同一入射光線上的2枚大頭針，其對應(yīng)出射光線上的2枚大頭針是P3和_(填“A”或“B”)光線P1P2入射到玻璃磚上時，相當(dāng)于光線射到了一個三棱鏡上，因此出射光線將向底邊偏折，所以出射光線過P3和A.A考點二數(shù)據(jù)處理與誤差分析變式題組3在用插針法測定玻璃磚的折射率的實驗中，甲、乙、丙三位同學(xué)在紙上畫出的界面aa、bb與玻璃磚位置的關(guān)系分別如圖、和所示，其中甲、丙兩同學(xué)用的是矩

12、形玻璃磚，乙同學(xué)用的是梯形玻璃磚他們的其他操作均正確，且均以aa、bb為界面畫光路圖(1)甲同學(xué)測得的折射率與真實值相比_(填“偏大”“偏小”或“不變”)(2)乙同學(xué)測得的折射率與真實值相比_(填“偏大”“偏小”或“不變”)(3)丙同學(xué)測得的折射率與真實值相比_考點二數(shù)據(jù)處理與誤差分析變式題組3在用插針法測定玻璃磚的折射率的實驗中，甲、乙、丙三位同學(xué)在紙上畫出的界面aa、bb與玻璃磚位置的關(guān)系分別如圖、和所示，其中甲、丙兩同學(xué)用的是矩形玻璃磚，乙同學(xué)用的是梯形玻璃磚他們的其他操作均正確，且均以aa、bb為界面畫光路圖(1)甲同學(xué)測得的折射率與真實值相比_(填“偏大”“偏小”或“不變”)測量值：

13、藍線折射光線真實值：紅線折射光線折射角測量偏大由nsin 1 / sin 2，n測量偏小偏小考點二數(shù)據(jù)處理與誤差分析變式題組3在用插針法測定玻璃磚的折射率的實驗中，甲、乙、丙三位同學(xué)在紙上畫出的界面aa、bb與玻璃磚位置的關(guān)系分別如圖、和所示，其中甲、丙兩同學(xué)用的是矩形玻璃磚，乙同學(xué)用的是梯形玻璃磚他們的其他操作均正確，且均以aa、bb為界面畫光路圖(2)乙同學(xué)測得的折射率與真實值相比_(填“偏大”“偏小”或“不變”)由于操作都正確，所以測量無誤差，與玻璃磚形狀無關(guān)不變考點二數(shù)據(jù)處理與誤差分析變式題組3在用插針法測定玻璃磚的折射率的實驗中，甲、乙、丙三位同學(xué)在紙上畫出的界面aa、bb與玻璃磚位

14、置的關(guān)系分別如圖、和所示，其中甲、丙兩同學(xué)用的是矩形玻璃磚，乙同學(xué)用的是梯形玻璃磚他們的其他操作均正確，且均以aa、bb為界面畫光路圖(3)丙同學(xué)測得的折射率與真實值相比 如圖所示，在不同位置觀察時：偏大偏小不變都有可能折射角的測量可能偏大，可能偏小，可能不變則折射率的測量可能偏大，可能偏小，可能不變考點二數(shù)據(jù)處理與誤差分析4某同學(xué)利用“插針法”測定玻璃的折射率，所用的玻璃磚兩面平行正確操作后，作出的光路圖及測出的相關(guān)角度如圖所示(1)此玻璃的折射率計算式為n (用圖中的1 、2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”)的玻璃磚來測

15、量入射角：入射光線與法線的夾角=90-1（1）折射率nsin / sin 折射角：入射光線與法線的夾角=90-2cos 1/ cos 2玻璃磚越寬，光線在玻璃磚內(nèi)的傳播方向越容易確定，測量結(jié)果越準(zhǔn)確cos 1/ cos 2大考點三實驗拓展與創(chuàng)新例3學(xué)校開展研究性學(xué)習(xí)，某研究小組的同學(xué)根據(jù)所學(xué)的光學(xué)知識，設(shè)計了一個測量液體折射率的儀器，如圖所示在一圓盤上，過其圓心O作兩條互相垂直的直徑BC、EF，在半徑OA上，垂直盤面插下兩枚大頭針P1、P2，并保持P1、P2位置不變，每次測量時讓圓盤的下半部分豎直進入液體中，而且總使得液面與直徑BC相平，EF作為界面的法線，而后在圖中右上方區(qū)域觀察P1、P2的

16、像，并在圓周上插上大頭針P3，使P3正好擋住P1、P2的像，同學(xué)們通過計算，預(yù)先在圓周EC部分刻好了折射率的值，這樣只要根據(jù)P3所插的位置，就可直接讀出液體折射率的值，則：(1)若AOF30，OP3與OC的夾角為30，則P3處所對應(yīng)的折射率的值為_考點三實驗拓展與創(chuàng)新例3在一圓盤上，過其圓心O作兩條互相垂直的直徑BC、EF，在半徑OA上，垂直盤面插下兩枚大頭針P1、P2，并保持P1、P2位置不變，而后在圖中右上方區(qū)域觀察P1、P2的像，并在圓周上插上大頭針P3，使P3正好擋住P1、P2的像，預(yù)先在圓周EC部分刻好了折射率的值，這樣只要根據(jù)P3所插的位置，就可直接讀出液體折射率的值，則：(1)若

17、AOF30，OP3與OC的夾角為30，則P3處所對應(yīng)的折射率的值為_P1、P2位置不變：折射角不變P3位置變化：入射角變化n= sin 60/sin 30=33考點三實驗拓展與創(chuàng)新例3在一圓盤上，過其圓心O作兩條互相垂直的直徑BC、EF，在半徑OA上，垂直盤面插下兩枚大頭針P1、P2，并保持P1、P2位置不變，而后在圖中右上方區(qū)域觀察P1、P2的像，并在圓周上插上大頭針P3，使P3正好擋住P1、P2的像，預(yù)先在圓周EC部分刻好了折射率的值，這樣只要根據(jù)P3所插的位置，就可直接讀出液體折射率的值，則：(2)圖中P3、P4兩位置哪一處所對應(yīng)的折射率的值大？答：_.P4對應(yīng)的入射角大于P3所對應(yīng)的入

18、射角由n= sin /sin 得： P4對應(yīng)的折射率的值大P4考點三實驗拓展與創(chuàng)新例3在一圓盤上，過其圓心O作兩條互相垂直的直徑BC、EF，在半徑OA上，垂直盤面插下兩枚大頭針P1、P2，并保持P1、P2位置不變，而后在圖中右上方區(qū)域觀察P1、P2的像，并在圓周上插上大頭針P3，使P3正好擋住P1、P2的像，預(yù)先在圓周EC部分刻好了折射率的值，這樣只要根據(jù)P3所插的位置，就可直接讀出液體折射率的值，則：(3)作AO的延長線交圓周于K，K處所對應(yīng)的折射率值應(yīng)為_因A、O、K在一條直線上，入射角等于折射角，所以K處對應(yīng)的折射率的值應(yīng)為11考點三實驗拓展與創(chuàng)新5如圖所示，一個學(xué)生用廣口瓶和刻度尺測定

19、水的折射率，請?zhí)顚懴率鰧嶒灢襟E中的空白(1)用_測出廣口瓶瓶口內(nèi)徑d.(2)在瓶內(nèi)裝滿水(3)將刻度尺沿瓶口邊緣_插入水中(4)沿廣口瓶邊緣向水中刻度尺正面看去，若恰能看到刻度尺的0刻度(即圖中A點)，同時看到水面上B點刻度的像B恰與A點的像相重合(5)若水面恰與直尺的C點相平，讀出_和_的長度(6)由題中所給條件，可以計算水的折射率n_.原理： n= sin /sin 刻度尺變式題組豎直ACBC利用直角三角形求角度考點三實驗拓展與創(chuàng)新5如圖所示，一個學(xué)生用廣口瓶和刻度尺測定水的折射率，請?zhí)顚懴率鰧嶒灢襟E中的空白(1)用_測出廣口瓶瓶口內(nèi)徑d.(3)將刻度尺沿瓶口邊緣_插入水中(4)沿廣口瓶邊緣向水中刻度尺正面看去，若恰能看到刻度尺的0刻度(即圖中A點)，同時看到水面上B點刻度的像