2024高考物理一輪復(fù)習(xí)機(jī)械振動(dòng)機(jī)械波光電磁波與相對(duì)論第3講光的折射全反射教案

PAGEPAGE18第3講光的折射全反射eq\x(學(xué)問點(diǎn)一)光的折射定律折射率1．折射現(xiàn)象：光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，在界面上傳播方向發(fā)生變更的現(xiàn)象。2．折射定律(光路圖如圖)(1)折射定律內(nèi)容：折射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi)，折射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè)；入射角的正弦與折射角的正弦成正比。(2)表達(dá)式：n12＝eq\f(sinθ1,sinθ2)，式中n12是比例系數(shù)。(3)在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的。3．折射率(1)定義：光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時(shí)，入射角的正弦與折射角的正弦的比值。(2)定義式：n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)。不能說n與sin_θ1成正比，與sinθ2成反比。折射率由介質(zhì)本身的光學(xué)性質(zhì)和光的頻率確定。(3)物理意義：折射率僅反映介質(zhì)的光學(xué)特性，折射率大說明光從真空射入到該介質(zhì)時(shí)偏折大，反之偏折小。(4)計(jì)算公式：n＝eq\f(c,v)，因v<c，故任何介質(zhì)的折射率總大于(選填“大于”或“小于”)1。eq\x(學(xué)問點(diǎn)二)全反射、光導(dǎo)纖維及光的色散1．全反射(1)全反射的條件：①光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)。②入射角大于或等于臨界角。(2)全反射現(xiàn)象：折射光完全消逝，只剩下反射光。(3)臨界角：折射角等于90°時(shí)的入射角，用C表示，且sinC＝eq\f(1,n)。(4)如圖所示的光導(dǎo)纖維傳輸過程，由此可知，光導(dǎo)纖維的傳輸原理：利用光的全反射。2．光的色散(1)色散現(xiàn)象：白光通過三棱鏡會(huì)形成由紅到紫七種色光組成的彩色光譜。(2)成因：由于n紅<n紫，所以以相同的入射角射到棱鏡界面時(shí)，紅光和紫光的折射角不同，紫光折射得更明顯些，當(dāng)它們射出另一個(gè)界面時(shí)，紫光的偏折角最大，紅光的偏折角最小。1.(多選)如圖所示，光在真空和介質(zhì)的界面MN上發(fā)生偏折，那么下列說法正確的是()A．光是從真空射向介質(zhì)B．介質(zhì)的折射率為1.73C．光在介質(zhì)中的傳播速度為1.73×108m/sD．反射光線與折射光線成60°角E．反射光線與折射光線成90°角BCE[因?yàn)檎凵浣谴笥谌肷浣?，所以光是從介質(zhì)射向真空的，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。據(jù)折射率公式n＝eq\f(sin60°,sin30°)，所以n＝1.73，選項(xiàng)B正確。再由折射率n＝eq\f(c,v)，代入數(shù)據(jù)得v＝1.73×108m/s，選項(xiàng)C正確。而反射光線與折射光線成90°角，選項(xiàng)D錯(cuò)誤，E正確。]2.(多選)如圖所示為始終角三棱鏡的橫截面，∠bac＝90°，∠abc＝60°，一平行細(xì)光束從O點(diǎn)沿垂直于bc面的方向射入棱鏡。已知棱鏡材料的折射率n＝eq\r(2)，若不考慮原入射光在bc面上的反射光，則()A．有光線從ab面射出B．有光線從ac面射出C．有光線從bc面射出，且與bc面斜交D．有光線從bc面射出，且與bc面垂直E．光線不行能從ab面射出，即在ab面發(fā)生全反射BDE[由棱鏡材料的折射率n＝eq\r(2)可知，全反射臨界角為45°，平行細(xì)光束在ab面上入射角為60°，大于臨界角，發(fā)生全反射，反射光在ac面上入射角為30°，小于臨界角，既有反射又有折射，光線在bc面上垂直射出，光路圖如圖所示，故B、D、E正確。]3．(2024·江蘇單科·13)如圖所示，某L形透亮材料的折射率n＝2?，F(xiàn)沿AB方向切去一角，AB與水平方向的夾角為θ。為使水平方向的光線射到AB面時(shí)不會(huì)射入空氣，求θ的最大值。解析：本題考查了光的折射和全反射等學(xué)問及學(xué)生綜合分析實(shí)力，體現(xiàn)了科學(xué)探究中問題和證據(jù)的素養(yǎng)要素。為使光射到AB面時(shí)不射入空氣，故光在AB面發(fā)生全反射，由sinC＝eq\f(1,n)，且C＋θ＝90°，得θ＝60°。答案：60°4．人的眼球可簡(jiǎn)化為如圖所示的模型，折射率相同、半徑不同的兩個(gè)球體共軸，平行光束寬度為D，對(duì)稱地沿軸線方向射入半徑為R的小球，會(huì)聚在軸線上的P點(diǎn)。取球體的折射率為eq\r(2)，且D＝eq\r(2)R，求光線的會(huì)聚角α。(示意圖未按比例畫出)解析：設(shè)入射角為i，折射角為γ。由幾何關(guān)系得sini＝eq\f(\f(D,2),R)＝eq\f(\r(2),2)，解得i＝45°，由折射定律有n＝eq\f(sini,sinγ)，解得折射角為γ＝30°，且由幾何關(guān)系有i＝γ＋eq\f(α,2)，解得α＝30°。答案：30°考點(diǎn)一折射定律及折射率的應(yīng)用1．對(duì)折射率的理解(1)公式n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)中，不論是光從真空射入介質(zhì)，還是從介質(zhì)射入真空，θ1總是真空中的光線與法線間的夾角，θ2總是介質(zhì)中的光線與法線間的夾角。(2)折射率由介質(zhì)本身性質(zhì)確定，與入射角的大小無關(guān)。(3)折射率與介質(zhì)的密度沒有關(guān)系，光密介質(zhì)不是指密度大的介質(zhì)，光疏介質(zhì)不是指密度小的介質(zhì)。2．光路的可逆性在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的。假如讓光線逆著原來的折射光線射到界面上，光線就會(huì)逆著原來的入射光線發(fā)生折射。如圖，一艘帆船靜止在湖面上，帆船的豎直桅桿頂端高出水面3m。距水面4m的湖底P點(diǎn)發(fā)出的激光束，從水面出射后恰好照耀到桅桿頂端，該出射光束與豎直方向的夾角為53°(取sin53°＝0.8)。已知水的折射率為eq\f(4,3)。(1)求桅桿到P點(diǎn)的水平距離；(2)船向左行駛一段距離后停止，調(diào)整由P點(diǎn)發(fā)出的激光束方向，當(dāng)其與豎直方向夾角為45°時(shí)，從水面射出后仍照耀在桅桿頂端，求船行駛的距離。解析：(ⅰ)設(shè)光束從水面射出的點(diǎn)到桅桿的水平距離為x1，到P點(diǎn)的水平距離為x2；桅桿高度為h1，P點(diǎn)處水深為h2；激光束在水中與豎直方向的夾角為θ。由幾何關(guān)系有eq\f(x1,h1)＝tan53°①eq\f(x2,h2)＝tanθ②由折射定律有sin53°＝nsinθ③設(shè)桅桿到P點(diǎn)的水平距離為x，則x＝x1＋x2④聯(lián)立①②③④式并代入題給數(shù)據(jù)得x＝7m⑤(ⅱ)設(shè)激光束在水中與豎直方向的夾角為45°時(shí)，從水面出射的方向與豎直方向的夾角為i′，由折射定律得sini′＝nsin45°⑥設(shè)船向左行駛的距離為x′，此時(shí)間束從水面射出的點(diǎn)到桅桿的水平距離為x′1，到P點(diǎn)的水平距離為x′2，則x′1＋x′2＝x′＋x⑦eq\f(x′1,h1)＝tani′⑧eq\f(x′2,h2)＝tan45°⑨聯(lián)立⑤⑥⑦⑧⑨式并代入題給數(shù)據(jù)得x′＝(6eq\r(2)－3)m≈5.5meq\o(○,\s\up1(10))答案：(ⅰ)7m(ⅱ)5.5m1．[2024·全國卷Ⅰ·34(1)]如圖，△ABC為一玻璃三棱鏡的橫截面，∠A＝30°。一束紅光垂直AB邊射入，從AC邊上的D點(diǎn)射出，其折射角為60°，則玻璃對(duì)紅光的折射率為________。若改用藍(lán)光沿同一路徑入射，則光線在D點(diǎn)射出時(shí)的折射角________(填“小于”“等于”或“大于”)60°。解析：依據(jù)光路的可逆性，在AC面，入射角為60°時(shí)，折射角為30°。依據(jù)光的折射定律有n＝eq\f(sini,sinγ)＝eq\f(sin60°,sin30°)＝eq\r(3)。玻璃對(duì)藍(lán)光的折射率比對(duì)紅光的折射率大，沿同一路徑入射時(shí)，γ角仍為30°不變，對(duì)應(yīng)的i角變大。因此折射角大于60°。答案：eq\r(3)大于2.[2024·全國卷Ⅲ·34(2)]如圖，某同學(xué)在一張水平放置的白紙上畫了一個(gè)小標(biāo)記“·”(圖中O點(diǎn))，然后用橫截面為等邊三角形ABC的三棱鏡壓在這個(gè)標(biāo)記上，小標(biāo)記位于AC邊上。D位于AB邊上，過D點(diǎn)做AC邊的垂線交AC于F。該同學(xué)在D點(diǎn)正上方向下順著直線DF的方向視察，恰好可以看到小標(biāo)記的像；過O點(diǎn)做AB邊的垂線交直線DF于E；DE＝2cm，EF＝1cm。求三棱鏡的折射率。(不考慮光線在三棱鏡中的反射)解析：過D點(diǎn)作AB邊的法線NN′，連接OD，則∠ODN＝α為O點(diǎn)發(fā)出的光線在D點(diǎn)的入射角；設(shè)該光線在D點(diǎn)的折射角為β，如圖所示。依據(jù)折射定律有nsinα＝sinβ①式中n為三棱鏡的折射率。由幾何關(guān)系可知β＝60°②∠EOF＝30°③在△OEF中有EF＝OEsin∠EOF④由③④式和題給條件得OE＝2cm⑤依據(jù)題給條件可知，△OED為等腰三角形，有α＝30°⑥由①②⑥式得n＝eq\r(3)⑦答案：eq\r(3)3．[2024·全國卷Ⅲ·34(2)]如圖，一半徑為R的玻璃半球，O點(diǎn)是半球的球心，虛線OO′表示光軸(過球心O與半球底面垂直的直線)。已知玻璃的折射率為1.5?，F(xiàn)有一束平行光垂直入射到半球的底面上，有些光線能從球面射出(不考慮被半球的內(nèi)表面反射后的光線)。求：(1)從球面射出的光線對(duì)應(yīng)的入射光線到光軸距離的最大值；(2)距光軸eq\f(R,3)的入射光線經(jīng)球面折射后與光軸的交點(diǎn)到O點(diǎn)的距離。解析：(1)如圖，從底面上A處射入的光線，在球面上發(fā)生折射時(shí)的入射角為i，當(dāng)i等于全反射臨界角ic時(shí)，對(duì)應(yīng)入射光線到光軸的距離最大，設(shè)最大距離為l。i＝ic①設(shè)n是玻璃的折射率，由全反射臨界角的定義有nsinic＝1②由幾何關(guān)系有sini＝eq\f(l,R)③聯(lián)立①②③式并利用題給條件，得l＝eq\f(2,3)R④(2)設(shè)與光軸相距eq\f(R,3)的光線在球面B點(diǎn)發(fā)生折射時(shí)的入射角和折射角分別為i1和γ1，由折射定律有nsini1＝sinγ1⑤設(shè)折射光線與光軸的交點(diǎn)為C，在△OBC中，由正弦定理有eq\f(sin∠C,R)＝eq\f(sin180°－γ1,OC)⑥由幾何關(guān)系有∠C＝γ1－i1⑦sini1＝eq\f(1,3)⑧聯(lián)立⑤⑥⑦⑧式及題給條件得OC＝eq\f(32\r(2)＋\r(3),5)R≈2.74R⑨答案：(1)eq\f(2,3)R(2)2.74R考點(diǎn)二光的折射、全反射的綜合應(yīng)用1．求解光的折射、全反射問題的四點(diǎn)提示(1)光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)是相對(duì)而言的。同一種介質(zhì)，相對(duì)于其他不同的介質(zhì)，可能是光密介質(zhì)，也可能是光疏介質(zhì)。(2)假如光線從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)，則無論入射角多大，都不會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象。(3)在光的反射和全反射現(xiàn)象中，均遵循光的反射定律，光路均是可逆的。(4)當(dāng)光射到兩種介質(zhì)的界面上時(shí)，往往同時(shí)發(fā)生光的折射和反射現(xiàn)象，但在全反射現(xiàn)象中，只發(fā)生反射，不發(fā)生折射。2．解決全反射問題的一般方法(1)確定光是從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)。(2)應(yīng)用sinC＝eq\f(1,n)確定臨界角。(3)依據(jù)題設(shè)條件，判定光在傳播時(shí)是否發(fā)生全反射。(4)如發(fā)生全反射，畫出入射角等于臨界角時(shí)的臨界光路圖。(5)運(yùn)用幾何關(guān)系或三角函數(shù)關(guān)系以及反射定律等進(jìn)行分析、推斷、運(yùn)算，解決問題。[2024·全國卷Ⅲ·34(2)]如圖，直角三角形ABC為一棱鏡的橫截面，∠A＝90°，∠B＝30°。一束光線平行于底邊BC射到AB邊上并進(jìn)入棱鏡，然后垂直于AC邊射出。(ⅰ)求棱鏡的折射率；(ⅱ)保持AB邊上的入射點(diǎn)不變，漸漸減小入射角，直到BC邊上恰好有光線射出。求此時(shí)AB邊上入射角的正弦。解析：本題考查折射定律、全反射等。(ⅰ)光路圖及相關(guān)量如圖所示。光束在AB邊上折射，由折射定律得eq\f(sini,sinα)＝n①式中n是棱鏡的折射率。由幾何關(guān)系可知α＋β＝60°②由幾何關(guān)系和反射定律得β＝β′＝∠B③聯(lián)立①②③式，并代入i＝60°得n＝eq\r(3)④(ⅱ)設(shè)變更后的入射角為i′，折射角為α′，由折射定律得eq\f(sini′,sinα′)＝n⑤依題意，光束在BC邊上的入射角為全反射的臨界角θc，且sinθc＝eq\f(1,n)⑥由幾何關(guān)系得θc＝α′＋30°⑦由④⑤⑥⑦式得入射角的正弦為sini′＝eq\f(\r(3)－\r(2),2)⑧答案：(ⅰ)eq\r(3)(ⅱ)eq\f(\r(3)－\r(2),2)4.[2024·全國卷Ⅱ·34(2)]如圖，△ABC是始終角三棱鏡的橫截面，∠A＝90°，∠B＝60°。一細(xì)光束從BC邊的D點(diǎn)折射后，射到AC邊的E點(diǎn)，發(fā)生全反射后經(jīng)AB邊的F點(diǎn)射出。EG垂直于AC交BC于G，D恰好是CG的中點(diǎn)。不計(jì)多次反射。(ⅰ)求出射光相對(duì)于D點(diǎn)的入射光的偏角；(ⅱ)為實(shí)現(xiàn)上述光路，棱鏡折射率的取值應(yīng)在什么范圍？解析：(ⅰ)光線在BC面上折射，由折射定律有sini1＝nsinγ1①式中，n為棱鏡的折射率，i1和γ1分別是該光線在BC面上的入射角和折射角。光線在AC面上發(fā)生全反射，由反射定律有i2＝γ2②式中i2和γ2分別是該光線在AC面上的入射角和反射角。光線在AB面上發(fā)生折射，由折射定律有nsini3＝sinγ3③式中i3和γ3分別是該光線在AB面上的入射角和折射角。由幾何關(guān)系得i2＝γ2＝60°，γ1＝i3＝30°④F點(diǎn)的出射光相對(duì)于D點(diǎn)的入射光的偏角為δ＝(γ1－i1)＋(180°－i2－γ2)＋(γ3－i3)⑤由①②③④⑤式得δ＝60°⑥(ⅱ)光線在AC面上發(fā)生全反射，光線在AB面上不發(fā)生全反射，有nsini2≥nsinC>nsini3⑦式中C是全反射臨界角，滿意nsinC＝1⑧由④⑦⑧式知，棱鏡的折射率n的取值范圍應(yīng)為eq\f(2\r(3),3)≤n<2⑨答案：(ⅰ)60°(ⅱ)eq\f(2\r(3),3)≤n<25．(2024·河北唐山一模)如圖所示，內(nèi)徑為R、外徑為R′＝eq\r(2)R的環(huán)狀玻璃磚的圓心為O，折射率為n＝eq\r(2)。一束平行于對(duì)稱軸O′O的光線由A點(diǎn)進(jìn)入玻璃磚，到達(dá)B點(diǎn)(未標(biāo)出)剛好發(fā)生全反射。求：(ⅰ)玻璃磚的臨界角；(ⅱ)A點(diǎn)處光線的入射角和折射角。解析：(ⅰ)由題給條件畫出光路圖，如圖所示，因在B點(diǎn)剛好發(fā)生全反射，則sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(1,\r(2))得C＝45°(ⅱ)在△OAB中，OA＝eq\r(2)R，OB＝R，由正弦定律得eq\f(sin180°－C,\r(2)R)＝eq\f(sinγ,R)得sinγ＝eq\f(1,2)，γ＝30°由eq\f(sini,sinγ)＝n得i＝45°。答案：(ⅰ)45°(ⅱ)45°30°考點(diǎn)三光的色散及光路限制問題1．各種色光的比較顏色紅橙黃綠青藍(lán)紫頻率ν低→高同一介質(zhì)中的折射率小→大同一介質(zhì)中的速度大→小波長(zhǎng)大→小通過棱鏡的偏折角小→大臨界角大→小雙縫干涉時(shí)的條紋間距大→小2.平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體(球)對(duì)光路的限制類別項(xiàng)目平行玻璃磚三棱鏡圓柱體(球)結(jié)構(gòu)玻璃磚上下表面是平行的橫截面為三角形橫截面是圓對(duì)光線的作用通過平行玻璃磚的光線不變更傳播方向，但要發(fā)生側(cè)移通過三棱鏡的光線經(jīng)兩次折射后，出射光線向棱鏡底邊偏折圓界面的法線是過圓心的直線，經(jīng)過兩次折射后向圓心偏折應(yīng)用測(cè)定玻璃的折射率全反射棱鏡，變更光的傳播方向變更光的傳播方向[2015·全國卷Ⅱ·34(1)](多選)如圖，一束光沿半徑方向射向一塊半圓柱形玻璃磚，在玻璃磚底面上的入射角為θ，經(jīng)折射后射出a、b兩束光線。則()A．在玻璃中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度B．在真空中，a光的波長(zhǎng)小于b光的波長(zhǎng)C．玻璃磚對(duì)a光的折射率小于對(duì)b光的折射率D．若變更光束的入射方向使θ角漸漸變大，則折射光線a首先消逝E．分別用a、b光在同一個(gè)雙縫干涉試驗(yàn)裝置上做試驗(yàn)，a光的干涉條紋間距大于b光的干涉條紋間距ABD[從光路圖看，光從玻璃磚射出時(shí)，入射角相同，a光的折射角較大，所以玻璃磚對(duì)a光的折射率較大，a光的頻率較大，波長(zhǎng)較短，B正確，C不正確；依據(jù)n＝eq\f(c,v)知va＜vb，A正確；隨著入射角增大，a光的折射角先達(dá)到90°，D正確；在同一個(gè)雙縫干涉試驗(yàn)裝置上做試驗(yàn)，由Δx＝eq\f(l,d)λ知光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，干涉條紋間距越大，E錯(cuò)誤。]6.(2024·安徽皖南八校聯(lián)考)(多選)頻率不同的兩束單色光1和2以相同的入射角從同一點(diǎn)射入一厚平行玻璃磚，單色光1、2在玻璃磚中折射角分別為30°和60°，其光路如圖所示，下列說法正確的是()A．射出折射光線1和2肯定是平行光B．單色光1的波長(zhǎng)大于單色光2的波長(zhǎng)C．在玻璃中單色光1的傳播速度大于單色光2的傳播速度D．圖中單色光1、2通過玻璃磚所需的時(shí)間相等E．單色光1從玻璃射到空氣的全反射臨界角小于單色光2從玻璃射到空氣的全反射臨界角ADE[光線在玻璃磚上表面的折射角等于在下表面的入射角，由光路可逆性原理可知，出射光線的折射角等于入射光線的入射角，因此出射光線1和2相互平行，A正確。在上表面，單色光1比單色光2偏折程度大，則單色光1的折射率大，頻率大，波長(zhǎng)短，B錯(cuò)誤。依據(jù)v＝eq\f(c,n)知，單色光1在玻璃磚中的傳播速度小，C錯(cuò)誤。設(shè)入射角為i，單色光1、單色光2折射角分別為γ1＝30°，γ2＝60°，由n＝eq\f(sini,sinγ)，光在玻璃中傳播距離l＝eq\f(d,cosγ)，光在玻璃中的傳播速度v＝eq\f(c,n)，可知光在玻璃中傳播時(shí)間t＝eq\f(l,v)＝eq\f(dsini,csinγcosγ)＝eq\f(2dsini,csin2γ)又sin2γ1＝sin60°＝eq\f(\r(3),2)，sin2γ2＝sin120°＝eq\f(\r(3),2)，所以單色光1與單色光2通過玻璃磚所需時(shí)間相等，D正確。依據(jù)sinC＝eq\f(1,n)知，單色光1的折射率大，則臨界角小，E正確。]7.(多選)如圖所示，真空中有一個(gè)半徑為R、質(zhì)量分布勻稱的玻璃球。頻率為f的激光束在真空中沿直線BC傳播，在C點(diǎn)經(jīng)折射進(jìn)入玻璃球，并在玻璃球表面的D點(diǎn)經(jīng)折射進(jìn)入真空中，已知∠COD＝120°，玻璃球?qū)υ摷す獾恼凵渎蕿閑q\r(3)，則下列說法中正確的是(設(shè)c為真空中的光速)()A．激光束的入射角i＝60°B．變更入射角i的大小，激光束可能在玻璃球的內(nèi)表面發(fā)生全反射C．激光束在射入玻璃球后，頻率變小D．此激光束在玻璃中的波長(zhǎng)為eq\f(\r(3)c,3f)E．從C點(diǎn)射入玻璃球的激光束，在玻璃球中不經(jīng)反射傳播的最長(zhǎng)時(shí)間為eq\f(2\r(3)R,c)ADE[由圖可知折射角θ＝30°，則eq\r(3)＝eq\f(sini,sin30°)，所以sini＝eq\f(\r(3),2)，i＝60°，選項(xiàng)A正確；當(dāng)入射角i<90°時(shí)，折射角θ均小于臨界角，依據(jù)幾何學(xué)問可知光線在D點(diǎn)的入射角不行能大于臨界角，所以在D點(diǎn)不行能發(fā)生全反射，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；光的頻率由光源確定，與介質(zhì)無關(guān)，所以光穿越玻璃球時(shí)頻率不變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；此激光束在玻璃中的波速為v＝eq\f(c,n)，由v＝λf得此激光在玻璃中的波長(zhǎng)為λ＝eq\f(v,f)＝eq\f(c,nf)＝eq\f(\r(3)c,3f)，選項(xiàng)D正確；從C點(diǎn)射入玻璃球的激光束，在玻璃球中不經(jīng)反射傳播的最長(zhǎng)路程為s＝2R，則最長(zhǎng)時(shí)間為t＝eq\f(s,v)＝eq\f(2R,\f(c,\r(3)))＝eq\f(2\r(3)R,c)，選項(xiàng)E正確。]考點(diǎn)四測(cè)定玻璃的折射率◎誤差分析1．確定入射光線、出射光線時(shí)的誤差。故入射側(cè)、出射側(cè)所插兩枚大頭針間距離宜大點(diǎn)；2．測(cè)量入射角與折射角時(shí)的誤差。故入射角不宜過小，但也不宜過大，過大則反射光較強(qiáng)，出射光較弱?！蛄粢馐马?xiàng)1．試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)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(接近90°)，也不宜太小。3．操作時(shí)，手不能觸摸玻璃磚的光滑光學(xué)面，更不能把玻璃磚界面當(dāng)作尺子畫界線。4．試驗(yàn)過程中，玻璃磚與白紙的相對(duì)位置不能變更。5．玻璃磚應(yīng)選用寬度較大的，宜在5cm以上，若寬度太小，則測(cè)量誤差較大。(2024·天津理綜·9)某小組做測(cè)定玻璃的折射率試驗(yàn)，所用器材有：玻璃磚，大頭針，刻度尺，圓規(guī)，筆，白紙。(1)下列哪些措施能夠提高試驗(yàn)精確程度________。A．選用兩光學(xué)表面間距大的玻璃磚B．選用兩光學(xué)表面平行的玻璃磚C．選用粗的大頭針完成試驗(yàn)D．插在玻璃磚同側(cè)的兩枚大頭針間的距離盡量大些(2)該小組用同一套器材完成了四次試驗(yàn)，記錄的玻璃磚界線和四枚大頭針扎下的孔洞如下圖所示，其中試驗(yàn)操作正確的是________。(3)該小組選取了操作正確的試驗(yàn)記錄，在白紙上畫出光線的徑跡，以入射點(diǎn)O為圓心作圓，與入射光線、折射光線分交于A、B點(diǎn)，再過A、B點(diǎn)作法線NN′的垂線，垂足分別為C、D點(diǎn)，如圖所示，則玻璃的折射率n＝________。(用圖中線段的字母表示)解析：本試驗(yàn)考查光學(xué)中測(cè)定玻璃折射率的操作方法、誤差分析、數(shù)據(jù)處理，培育考生的試驗(yàn)實(shí)力，體現(xiàn)試驗(yàn)探究中證據(jù)、說明的素養(yǎng)要素。(1)所用玻璃磚兩表面是否平行，與提高試驗(yàn)精確度無關(guān)，故B錯(cuò)。選用細(xì)的大頭針有利于提高精確度，故C錯(cuò)。所用玻璃磚兩表面及插在玻璃磚同側(cè)的兩枚大頭針的間距盡量大些，可以減小測(cè)量的相對(duì)誤差，故A、D均正確。(2)利用平行玻璃磚做本試驗(yàn)時(shí)，入射光線進(jìn)入玻璃磚后折射光線靠近法線，而穿出玻璃磚的光線與入射光線平行，故依據(jù)孔洞作出的兩條光線應(yīng)平行且下面的光線應(yīng)向左錯(cuò)開一小段距離。故A、B、C錯(cuò)誤，D正確。(3)由折射率的定義式可知：n＝eq\f(sin∠AOC,sin∠BOD)＝eq\f(\f(AC,AO),\f(BD,BO))＝eq\f(AC,BD)。答案：(1)AD(2)D(3)eq\f(AC,BD)8．(2024·鄭州模擬)(1)幾位同學(xué)做“用插針法測(cè)定玻璃折射率”試驗(yàn)，圖示直線aa′、bb′表示在白紙上畫出的玻璃磚的兩個(gè)界面。幾位同學(xué)進(jìn)行了如下操作：A．甲同學(xué)選定的玻璃磚兩個(gè)光學(xué)面aa′與bb′不平行，其他操作正確B．乙同學(xué)在白紙上正確畫出平行玻璃磚的兩個(gè)界面aa′和bb′后，將玻璃磚向aa′方向平移了少許，其他操作正確C．丙同學(xué)在白紙上畫aa′、bb′兩界面時(shí)，其間距比平行玻璃磚兩光學(xué)面的間距略微大些，其他操作正確上述幾位同學(xué)的操作，對(duì)玻璃折射率的測(cè)定結(jié)果沒有影響的是________(填寫選項(xiàng)前的字母)。(2)在用插針法測(cè)玻璃磚折射率的試驗(yàn)中，已確定好入射方向AO，插了兩枚大頭針P1和P2，如圖所示(①②③是三條直線)。在以后的操作說法中你認(rèn)為正確的是________。A．在bb′側(cè)調(diào)整視察視線，另兩枚大頭針P3和P4可能插在③線上B．保持O點(diǎn)不動(dòng)，減小入射角，在bb′側(cè)調(diào)整視察視線，另兩枚大頭針P3和P4可能插在①線上C．保持O點(diǎn)不動(dòng)，增大入射角，在bb′側(cè)調(diào)整視察視線，看不清P1和P2的像，這可能是光在bb′側(cè)面發(fā)生全反射解析：(1)甲同學(xué)選定的玻璃磚兩個(gè)光學(xué)面aa′和bb′，不平行，不會(huì)影響入射角和折射角的確定；乙同學(xué)將玻璃磚向aa′方向平移了少許，直線aa′、bb′之間的距離仍舊等于玻璃磚的厚度，入射角和折射角的大小不