高考物理人教山東一輪復習匯總實驗測定玻璃的折射率講解省名師優(yōu)質課賽課獲獎課件市賽課一等獎課件

試驗18測定玻璃折射率第1頁一、試驗目標測定玻璃折射率。二、試驗原理如圖所表示,經過插針法找出跟入射光線AO1對應出射光線O2B,從而找出折射光線O1O2和折射角θ2,再依據n=求出玻璃折射率。第2頁2三、試驗器材木板、白紙、玻璃磚、大頭針、圖釘、量角器、刻度尺、鉛筆。四、試驗步驟1.如圖所表示,把白紙鋪在木板上。第3頁32.在白紙上畫一直線aa'作為界面,過aa'上一點O畫出界面法線NN',并畫一條線段AO作為入射光線。3.把長方形玻璃磚放在白紙上,并使其長邊與aa'重合,再用刻度尺畫出玻璃磚另一邊bb'。4.在線段AO上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2。5.從玻璃磚bb'一側透過玻璃磚觀察大頭針P1、P2像,調整視線方向直到P1像被P2像擋住。再在bb'一側插上兩枚大頭針P3、P4,使P3能擋住P1、P2像,P4能擋住P3本身及P1、P2像。6.移去玻璃磚,在拔掉P1、P2、P3、P4同時分別記下它們位置,過P3、P4作直線O'B交bb'于O'。連接O、O',OO'就是玻璃磚內折射光線方向?！螦ON為入射角,∠O'ON'為折射角。7.改變入射角,重復試驗。第4頁4五、數(shù)據處理1.計算法用量角器測量入射角θ1和折射角θ2,并查出其正弦值sinθ1和sinθ2。算出不一樣入射角時,并取平均值。2.作sinθ1-sinθ2圖象改變不一樣入射角θ1,測出不一樣折射角θ2,作sinθ1-sinθ2圖象,由n=可知圖象應為直線,如圖所表示,其斜率為玻璃折射率。第5頁53.輔助線段法利用刻度尺作輔助線,測出輔助線長度大小,求玻璃折射率。第6頁64.單位圓法

第7頁7六、誤差分析1.入射光線、出射光線確定準確性造成誤差,故在入射側和出射側所插兩枚大頭針間距應大一些。2.入射角和折射角測量造成誤差。入射角應適當大一些,能夠減小測量相對誤差。第8頁8七、注意事項1.試驗時,應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、P3與O'之間距離要稍大一些。2.入射角θ1不宜太大(靠近90°),也不宜太小(靠近0°)。當θ1太大時,反射光較強,出射光較弱;當θ1太小時,入射角、折射角測量相對誤差較大。3.操作時,手不能觸摸玻璃磚光潔光學面,更不能把玻璃磚界面看成尺子畫界限。4.試驗過程中,玻璃磚與白紙相對位置不能改變。5.玻璃磚應選取寬度較大,宜在5cm以上,若寬度太小,則測量誤差較大。第9頁9典例(·福建龍巖期中)在測定玻璃折射率試驗中:(1)某同學試驗插針步驟以下(2)以經過P1、P2直線與玻璃磚交點O為圓心,以某一適當長度R為半徑畫圓,與OA交于A,與OO'延長線交于C,如圖所表示,過A、C分別作玻璃磚界面法線MN垂線,圖中B、D分別為垂足,用刻度尺量得AB=45mm,CD=30mm,則玻璃磚折射率為

。

A.在表示入射光線AO上插上大頭針P1、P2;B.經過玻璃磚觀察P2、P1,調整視線,直到P1像被P2像擋住;C.再觀察一側插上大頭針P3、P4,記下P3、P4位置。這位同學在操作中有什么主要疏漏?

第10頁10(3)在測定玻璃折射率試驗中,對一塊兩面平行玻璃磚,用“插針法”找出與入射光線對應出射光線,現(xiàn)有甲、乙、丙、丁四位同學分別做出如圖所表示四組插針結果。①從圖上看,必定把針插錯了同學是

。

②從圖上看,測量結果準確度最高同學是

。

第11頁11答案:(1)插針時應使P3擋住P1和P2像,P4擋住P1、P2、P3像

(2)1.5

(3)丙

丁解析:(1)這位同學在操作中主要疏漏是:插針時應使P3擋住P1和P2像,P4擋住P1、P2、P3像。第12頁12(3)①作出光路圖如圖所表示,可知丙圖出射光線與入射光線在同一直線上,必定把針插錯了。②入射角和折射角較大,角度測量相對誤差較小,計算出折射率準確度高,從圖上看,測量結果準確度最高同學是丁。第13頁131.(·福建廈門)某同學利用“插針法”測定玻璃折射率,所用玻璃磚兩面平行。正確操作后,作出光路圖及測出相關角度如圖所表示。(1)此玻璃折射率計算式為n=

(用圖中θ1、θ2表示)。

(2)假如有幾塊寬度大小不一樣平行玻璃磚可供選擇,為了減小誤差,應選取寬度

(選填“大”或“小”)玻璃磚來測量。

第14頁14解析:(1)光線由空氣射入玻璃入射角i=90°-θ1,折射角γ=90°-θ2,磚對光線影響可知,玻璃磚寬度越大,側移量越大,折射角測量誤差越小。第15頁152.(·上海長寧模擬)某同學為了測量截面為正三角形玻璃三棱鏡折射率,先在白紙上放好三棱鏡,在棱鏡左側插上兩枚大頭針P1和P2,然后在棱鏡右側觀察到P1和P2像,當P1像恰好被P2像擋住時,插上大頭針P3和P4,使P3擋住P1、P2像,P4也擋住P1、P2像,在紙上標出大頭針位置和三棱鏡輪廓如圖所表示。第16頁16(1)在圖上畫出對應光路。(2)為了測出三棱鏡玻璃材料折射率,若以AB為分界面,需要測量量是

,在圖上標出它們。

(3)三棱鏡玻璃材料折射率計算公式是n=

。

(4)若在描繪三棱鏡輪廓過程中,放置三棱鏡位置發(fā)生了微小平移(移至圖中虛線位置,底邊仍重合),若仍以AB為分界面,則三棱鏡玻璃材料折射率測量值

真實值(選填“大于”“小于”或“等于”)。

第17頁17解析:(1)光路圖如圖所表示。(2)若以AB為分界面,需要測量量為入射角θ1、折射角θ2。(3)該三棱鏡玻璃材料折射率計算公式為(4)若在描繪三棱鏡輪廓過程中,放置三棱鏡位置發(fā)生了微小平移,仍以AB為分界面,將入射光線與AB交點和出射光線與BC交點連接起來,從而可知該連接線發(fā)生偏轉,造成折射角變小,所以測量值比真實值大。第18頁183.(·內蒙古松山月考)某同學用圓柱形玻璃磚做測定玻璃折射率試驗,先在白紙上放好圓柱形玻璃磚,在玻璃磚一側插上兩枚大頭針P1和P2,然后在圓柱形玻璃磚另一側觀察,調整視線使P1像被P2像擋住,接著在眼睛所在一側相繼又插上兩枚大頭針P3、P4,使P3擋住P1、P2像,使P4擋住P3和P1、P2像,在紙上標出大頭針位置和圓柱形玻璃磚邊界如圖甲所表示。第19頁19(1)在圖上畫出所需光路。(2)為了測量出玻璃磚折射率,需要測量物理量有

(要求在圖上標出)。

(3)寫出計算折射率公式n=

。

(4)如圖乙所表示,將刻度尺直立在裝滿某種