（通用版）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十四章 第84課時(shí) 測定玻璃的折射率（實(shí)驗(yàn)增分課）講義（含解析）

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1、（通用版）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十四章 第84課時(shí) 測定玻璃的折射率（實(shí)驗(yàn)增分課）講義（含解析） 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1．測定玻璃的折射率。 2．學(xué)會用插針法確定光路。 二、實(shí)驗(yàn)原理 如圖所示，當(dāng)光線AO1以一定的入射角θ1穿過兩面平行的玻璃磚時(shí)，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θ2，再根據(jù)n＝算出玻璃的折射率。 三、實(shí)驗(yàn)器材 玻璃磚、白紙、木板、大頭針、圖釘、量角器(或圓規(guī))、三角板、鉛筆。 謹(jǐn)記部分器材用途 玻璃磚 被測物體 大頭針、三角板、鉛筆 確定光線通過玻璃磚的光路圖 量角器 測定入射角和折射角

2、　　四、實(shí)驗(yàn)步驟 1．把白紙鋪在木板上并用圖釘固定。 2．如圖所示，在白紙上畫一直線aa′作為界面，過aa′上的一點(diǎn)O畫出界面的法線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，再用三角板畫出玻璃磚的另一邊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(cè)透過玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像，調(diào)整視線的方向直到P1的像被P2的像擋住。再在bb′一側(cè)插上兩枚大頭針P3、P4，使P3能擋住P1、P2的像，P4能擋住P3本身及P1、P2的像。 6．移去玻璃磚，在拔掉P1、P2、P3、P4的同時(shí)分別記下它們的

3、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(nèi)的折射光線?！螦ON為入射角，∠O′ON′ 為折射角。 7．改變?nèi)肷浣?，重?fù)實(shí)驗(yàn)。 五、數(shù)據(jù)處理 1．計(jì)算法 用量角器測量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin θ2。算出入射角不同時(shí)的，并取平均值。 2．sin θ1 sin θ2圖像法 改變?nèi)肷浣铅?，測出對應(yīng)的折射角θ2，作sin θ1-sin θ2 圖像，由n＝可知圖像應(yīng)為過原點(diǎn)的直線，如圖所示，其斜率為折射率。 3．“單位圓法”確定sin θ1、sin θ2，計(jì)算折射率n 以入射點(diǎn)O為圓心，以一定長度R為半徑畫圓，交入

4、射光線OA于E點(diǎn)，交折射光線OO′于E′點(diǎn)，過E作NN′的垂線EH，過E′作NN′的垂線E′H′。如圖所示，sin θ1＝，sin θ2＝，OE＝OE′＝R，則 n＝＝，只要測出EH、E′H′的長度就可以求出n。 六、誤差分析 1．入射光線、出射光線確定的準(zhǔn)確性造成誤差，故入射側(cè)、出射側(cè)所插兩枚大頭針間距應(yīng)大一些。 2．入射角和折射角的測量造成誤差，故入射角應(yīng)適當(dāng)大些，以減小測量的相對誤差。 七、注意事項(xiàng) 1．實(shí)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(接近0)。

5、太大：反射光較強(qiáng)，出射光較弱；太?。喝肷浣?、折射角測量的相對誤差較大。 3．操作時(shí)，手不能觸摸玻璃磚的光潔光學(xué)面，更不能把玻璃磚界面當(dāng)尺子畫界線。 4．實(shí)驗(yàn)過程中，玻璃磚與白紙的相對位置不能改變。 5．玻璃磚應(yīng)選用寬度較大的，宜在5 cm以上，若寬度太小，則測量誤差較大。 1.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(jì)算式為n＝________(用圖中的θ1、θ2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

6、磚來測量。 解析：(1)據(jù)題圖可知入射角為(90°－θ1)，折射角為(90°－θ2)，則玻璃的折射率為n＝＝。 (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。故應(yīng)選用寬度大的玻璃磚來測量。 答案：(1)　(2)大 2.“測定玻璃的折射率”實(shí)驗(yàn)中，如圖是在紙上留下的實(shí)驗(yàn)痕跡，其中直線a、a′是描在紙上的玻璃磚的兩個(gè)邊。 (1)在玻璃磚的一側(cè)豎直插兩枚大頭針A、B，在另一側(cè)再豎直插兩枚大頭針C、D。在插入第四枚大頭針D時(shí)，要使它擋住__________________。 (2)某同學(xué)根據(jù)n＝計(jì)算玻璃的折射率，請?jiān)趫D中括號里標(biāo)出要用的物理量及L1、L2。 解析：

7、 (1)在插入第四枚大頭針D時(shí)必須擋住C本身及A、B的像，這樣才能保證沿A、B的光線經(jīng)過C、D。 (2)作出光路圖，以入射點(diǎn)O為圓心作半徑為r的圓，可得n＝＝＝，如圖所示。 答案：(1)C本身及A、B的像　(2)見解析圖 3．用圓弧狀玻璃磚做測定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)時(shí)，先在白紙上放好圓弧狀玻璃磚，在玻璃磚的一側(cè)豎直插上兩枚大頭針P1、P2，然后在玻璃磚的另一側(cè)觀察，調(diào)整視線使P1的像被P2的像擋住，接著在眼睛所在的一側(cè)插兩枚大頭針P3和P4，使P3擋住P1和P2的像，P4擋住P3本身及P1和P2的像，在紙上標(biāo)出大頭針位置和圓弧狀玻璃磚輪廓，如圖甲所示，其中O為兩圓弧圓心，圖中已畫出經(jīng)過P1、

8、P2點(diǎn)的入射光線。 (1)在圖甲上補(bǔ)畫出所需的光路。 (2)為了測出玻璃的折射率，需要測量入射角i和折射角r，請?jiān)趫D甲中的AB分界面上畫出這兩個(gè)角。 (3)用所測物理量計(jì)算折射率的公式為n＝____________。 (4)為了保證在弧面CD得到出射光線，實(shí)驗(yàn)過程中，光線在弧面AB的入射角應(yīng)適當(dāng)____________(填“小一些”或“大一些”)。 (5)多次改變?nèi)肷浣?，測得幾組入射角和折射角，根據(jù)測得的入射角和折射角的正弦值，畫出了如圖乙所示的圖像，由圖像可知該玻璃的折射率n＝__________。 解析：(1)連接P3、P4并使其連線與CD交于一點(diǎn)，此交點(diǎn)即光線從玻璃磚中射

9、出的位置，由于P1、P2的連線與AB的交點(diǎn)即光線進(jìn)入玻璃磚的位置，連接兩交點(diǎn)即可作出玻璃磚中的光路，如圖所示。 (2)連接O點(diǎn)與光線在AB上的入射點(diǎn)即法線，作出入射角i和折射角r如圖所示。 (3)由折射定律可得n＝。 (4)為了保證能在弧面CD得到出射光線，實(shí)驗(yàn)過程中，光線在弧面AB的入射角應(yīng)適當(dāng)小一些，才不會使光線在弧面CD上發(fā)生全反射。 (5)圖像的斜率k＝＝n，由題圖乙可知斜率為1.5，即該玻璃的折射率為1.5。 答案：(1)見解析圖　(2)見解析圖　(3) (4)小一些　(5)1.5 (1)無論什么形狀的玻璃磚，只要確定了光線從玻璃磚上的入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，就能確定折射光線。 (2)利用圖像法求解折射率可以減小實(shí)驗(yàn)誤差?！　?