高中物理 4.2實驗探究 測定玻璃的折射率同步練習新人教版選修3-4

第2節(jié)

實探：定璃折率1驗材有紙釘頭筆____________木板____________.2．實驗原理：如圖1所，用_______找出與入射光線對應的出射光線′，確定出O′點，畫出折射光線OO，然后測量出角和r，根據(jù)_計算玻璃的折射率．圖13．測定玻璃的折射率時，為了小實驗誤差，應該注意的()A．玻璃磚的寬度應大些B．入射角應盡量小些C．大頭針應垂直地插在紙面上D．大頭針GG及、G之的距離應適當大些4測玻璃磚的折射率”的驗中在畫玻璃磚下界面bb′時面′直線離開了一段距離，但aa與bb′仍然平行，如圖2所示如果其他操作不變，他測得玻璃磚的折射率比真實值()A．偏大C．仍然準確

圖2B．偏小D．以上均有可能概念規(guī)律練知識點一實原理1．某同學用插針法測定玻璃磚折射率．他的實驗方法和操作步驟正確無誤．但他處理實驗記錄時發(fā)現(xiàn)玻璃磚的兩個光學面aa′與bb′不平行，如3示．則下列說法正確的是()圖3A．與P兩直線平行B．與P兩直線不平行C．他測出的折射率偏大D．他測出的折射率不受影響

sinsin2．一位同學模仿用玻璃磚測定璃折射率方法，改用玻璃三棱鏡測定玻璃的折射率，他的主要步驟如下：A．在白紙上放一玻璃三棱鏡并出它的三邊AB和CA；B．以AB界面畫一條線段作為入射光線，并在DO上直地插上兩枚大頭針P和；C．在AC的一豎直地插上大頭針時，用眼睛觀察并調整視線使同時能擋住P、P的；D．同樣，在的一側再豎直地插上大頭針時用眼睛觀察并調整視線使同能擋住P和P、像；E．記下P的位置移去玻璃三棱鏡，過引直線O′E與交于O′，過O點界面AB的法線′.圖4你能否根據(jù)他的實驗記錄測出玻璃的折射率？若能，請你在圖4上標入射角和折射角，并用三角函數(shù)值表示玻璃的折射率．知識點二實步驟3．在用插針法測定玻璃的折射的實驗中，某同學操作步驟如下：①將記錄光路的白紙鋪放在平木板上；②手拿玻璃磚的毛面或棱，將其輕放在白紙上；③用鉛筆環(huán)繞玻璃磚畫出邊界′bb′；④在aa上選擇一點作為不同入射角的入射線的共同入射點出入射角分為0°、30°、45°的入射光線⑤用“插針法”分別得到各條入射光線的折射光線時著重看大頭針針帽是否在一條直線上，取下玻璃磚、大頭針，連接各針孔，發(fā)現(xiàn)所畫折射光線中有兩條相交，量出各個折射角rsini⑥按公式分別計算，三值的算術平均值．(1)以上步驟中有錯誤或不妥的處是_____________________________________________________________________．(2)應改正為：_____________________________________________________________________，________________________________________________________________________，________________________________________________________________________.4．在測定玻璃的折射率實驗中操作步驟如下：(1)先在白紙上畫出一條直線aa代表兩種介質的界面′上的點出界面的法線NN′，并畫一條線段AO作為射光線．(2)把長方形玻璃磚放在白紙上使它的長邊跟aa對齊．(3)在線段AO上豎直地插上兩枚大頭針、，過玻璃磚觀察大頭針P、P的像．調整視線方向，直到P像被P擋，再在觀察的這一側插兩枚大頭針PP使P擋、P，P擋P、和P的，記下P、的置(4)移去大頭針和玻璃磚，連接P、作入射光線，連接P、為折射光線，測量

出入射角i折射角，填入表格中．上述操作步驟中存在嚴重的缺漏，應作的補充是______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.知識點三數(shù)處理5．某同學由于沒有量角器，他完成了光路圖后，以點為圓10.00cm半徑畫圓，分別交線段OA點交段OO′的延長線于C點過點法線NN′的垂線交′于B點過點作線NN′垂線交NN于D點如圖5所．用刻度尺量得＝8.00，＝4.00，此得出玻璃的折射率________.圖56．某同學做測定玻璃折射率實時，用他測得的多組入射角折射角r作sini－sinr圖如圖6所示下列判斷中正確的()圖6A．他做實驗時，光線是由空氣入玻璃的B．他做實驗時，光線是由玻璃入空氣的C．玻璃的折射率為0.67D．玻璃的折射率為方法技巧練誤差分析的技巧7．在利用插針法測定玻璃磚折率的實驗中：(1)甲同學在紙上正確畫出玻璃的兩個界面′和bb′后覺地碰了玻璃磚使它向aa′方向平移了少許圖7所測出的折射率值將_______(選填“偏大”偏小”或“不變”；圖7圖8(2)乙同學在畫界面時，不自覺將兩界面a′bb′間距畫得玻璃磚寬度大些，如圖8所，則他測得折射________(選填“偏大”、“偏小”或“不變”．1．在用兩面平行的玻璃磚測定璃折射率的實驗中，其實驗光路如圖9所示，對實驗

中的一些具體問題，下列說法正確的()圖9A．為了減少作圖誤差D的離應適當取大一些B．為減少測量誤差，連線與法線NN′的夾角應適當大一些C．若、的距較大時，通過玻璃磚會看不到A、的D．若、連與法線′間夾角過大時，有可能在′一側看不清A、B像2．用插針法測定玻璃磚折射的實驗中，甲、乙、丙三位同學在紙上畫出的界面′、′與玻璃磚位置的關系分別如圖10甲乙、丙所示，其中甲、丙同學用的是矩形玻璃磚，乙同學用的是梯形玻璃磚．他們的其它操作均正確，且均以′′為界面畫光路圖．則圖10甲同學測得的折射率與真實值相________(填偏大”、“偏小”或“不變”乙同學測得的折射率與真實值相________(填偏大”、“偏小”或“不變”丙同學測得的折射率與真實值相________(填偏大”、“偏小”或“不變”3．學校開展研究性學習，某研小組的同學根據(jù)所學的光學知識，設計了一個測量液體折射率的儀器，如圖11所示在一圓盤上，過其圓心O作兩互相垂直的直徑BCEF在半徑上，垂直盤面插下兩枚大頭針、并保持P、P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、的像，并在圓周上上大頭針，P正好住P、的，同學們通過計算，預先在圓周部刻好了折射率的值，這樣要根據(jù)所插的位置，就可直接讀出液體折射率的值，則：圖11(1)若∠AOF＝30°OP與OC的夾角為30°則P處對應的折射率的值_．(2)圖中P、兩置哪一處所對應的折射率的值大？答：________________________________________________________________________.(3)作AO的延長線交圓周于K，K所對應的折射率的值應________．

第節(jié)

實探：定璃折率答課前預習練1．玻璃磚量器sini2．插針n＝sinr3．4．B[如圖所示，用插針法確定入射線和折射光線后，入射角不受影響，折射角實際為sinir，但測量值為r′即變大，由n知得的折射率偏小]sinr課堂探究練sinα1．BD[在光線由aa′進入玻璃磚的折射現(xiàn)象中，由折射定律得n＝.sinβsinr在光線由bb′出玻璃磚的折射現(xiàn)象中，由折射定律得n.sini若aa′與bb′平行，則i＝β，此α＝此時入射光線AO與射光線O′B平行．若aa′與bb′行i≠βα≠r.時入射光線AO與出光線′B平行項B正．在具體測定折射率時，要求實驗方法、光路均準確無誤，折射率的測量值應不受aa′與′否平行的影響，選項D正確]點評(1)射光線與出射光線是否平行，取決于玻璃磚兩界面aa′與bb′是否平行．(2)利用插針法確定光的入點和出射點，從而確定入射光線和折射光線．此方法可適合應用平行玻璃磚、棱鏡、圓柱形玻璃體等．sini2．能折角和入射角如下圖所示，玻璃的折射率為n＝sinr3．(1)③④⑤(2)③中應使直尺與玻璃磚的界對齊玻璃磚后再畫邊界線中入射角要取0°以外的三組數(shù)據(jù)；⑤中大頭針要豎直插牢，觀察時看針腳是否在同一條直線上4．(2)中缺少“畫出玻璃磚的一個邊bb”(4)中“連接PP與bb′交于O′，連接′′是玻璃磚內的折射光線”．

點評做類題目回自己做實驗的過程別注意確定入射光線和折射光線的步驟．5．ABCDsin解析由可知sin∠AOB＝，sin∠DOC＝，＝OC＝R，根據(jù)n＝知n＝OAOCsinrsin∠AOBAB10－＝＝＝sin∠DOCCD4sini16AD[此直線斜率k＝＝＝1.5所以研究的光線是從空氣射入玻璃時的折sinr0.67射現(xiàn)象，選項A正；也就折射率n1.5，選項確]點評數(shù)處理的方法．(1)計算法：計算每次折射率n求出平均值.sini(2)圖像法，作sini－sinr圖像由＝，知圖像應為直線，如圖7所，sinr其斜率為折射率．(3)單位圓法：在不使用量角器情況下，可以用單位圓法．①以入射點O為心，以一定長度半徑畫圓，交入射光線OA于E點交折射光線OO′于′點，過E作MN的線，過E作MN垂線′H，如圖所示．EHE′siniEH②由圖中關系sini＝，r＝，OE＝OER，則＝＝.只要OEOE′sinE′H用刻度尺測出EH、E′H′的長就可以求出n.7．(1)不(2)偏小解析(1)如圖甲所示同利用插針法確定入射光線射光線后得的入射角、折射角都沒有受到影響，因此測得的折射率將不變．(2)如圖乙所示，乙同學利用插法確定入射光線、折射光線后，測得的入射角不受影響，但測得的折射角比真實的折射角偏大，因此測得的折射率偏

?。椒偨Y這題目般是由作圖所得的折射角不準確造成折射率的誤差答類問題時要據(jù)題意畫出實際光路圖實驗中的光路圖比較得出折射角的變化可得到準確的答案．課后鞏固練1．[實驗時，盡可能將大頭針豎直插在紙上，且A和之間B與O點之間，與D之C與O′之間距離要大一些射角應適大一些以小測量角度的誤差，但入射角不宜太大，也不宜太小]2．偏小不可能偏大，可能偏小，可能不變解析用圖甲測定折射率中