2019年度高考物理一輪復習 第十四章 機械振動與機械波 光 電磁波與相對論 實驗十五 測定玻璃的折射率課件.ppt

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第十四章機械振動與機械波光電磁波與相對論 實驗十五測定玻璃的折射率 過好雙基關(guān) 圖1 2 實驗器材木板 白紙 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aa 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 玻璃磚 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O B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 改變?nèi)肷浣?重復實驗 算出不同入射角時的 并取平均值 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 1 sin 2圖象 改變不同的入射角 1 測出不同的折射角 2 作sin 1 sin 2的圖象 由n 可知圖象應為過原點的直線 如圖2所示 其斜率為 圖2 折射率 圖3 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面 嚴禁把玻璃磚當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 研透命題點 例1如圖4所示 某同學用插針法測定一半圓形玻璃磚的折射率 在平鋪的白紙上垂直紙面插大頭針P1 P2確定入射光線 并讓入射光線過圓心O 在玻璃磚 圖中實線部分 另一側(cè)垂直紙面插大頭針P3 使P3擋住P1 P2的像 連接OP3 圖中MN為分界線 虛線半圓與玻璃磚對稱 B C分別是入射光線 折射光線與圓的交點 AB CD均垂直于法線并分別交法線于A D點 命題點一教材原型實驗 基礎(chǔ)考點自主悟透 圖4 1 設AB的長度為l1 AO的長度為l2 CD的長度為l3 DO為的長度為l4 為較方便地表示出玻璃磚的折射率 需用刻度尺測量 則玻璃磚的折射率可表示為 答案 解析 l1和l3 2 該同學在插大頭針P3前不小心將玻璃磚以O為圓心順時針轉(zhuǎn)過一小角度 由此測得玻璃磚的折射率將 選填 偏大 偏小 或 不變 答案 解析 偏大 變式1某同學利用 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5所示 圖5 1 此玻璃的折射率計算式為n 用圖中的 1 2表示 答案 解析 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 應選用寬度 填 大 或 小 的玻璃磚來測量 答案 大 解析根據(jù)平行玻璃磚對光線的影響可知 玻璃磚寬度越大 側(cè)移量越大 折射角的測量誤差越小 解析 變式2在用插針法測定玻璃磚的折射率的實驗中 甲 乙 丙三位同學在紙上畫出的界面aa bb 與玻璃磚位置的關(guān)系分別如圖6 和 所示 其中甲 丙兩同學用的是矩形玻璃磚 乙同學用的是梯形玻璃磚 他們的其他操作均正確 且均以aa bb 為界面畫光路圖 1 甲同學測得的折射率與真實值相比 填 偏大 偏小 或 不變 偏小 答案 解析用題圖 測定折射率時 測出的折射角偏大 折射率偏小 圖6 解析 2 乙同學測得的折射率與真實值相比 填 偏大 偏小 或 不變 不變 答案 解析用圖 測定折射率時 只要操作正確 則測得的折射率與真實值相同 解析 3 丙同學測得的折射率與真實值相比 可能偏大 可能偏小 可能不變 解析用圖 測定折射率時 無法確定折射光線偏折角與真實值的大小關(guān)系 所以測得的折射率可能偏大 可能偏小 可能不變 例2某同學測量玻璃磚的折射率 準備了下列器材 激光筆 直尺 刻度尺 一面鍍有反射膜的平行玻璃磚 如圖7所示 直尺與玻璃磚 平行放置 激光筆發(fā)出的一束激光從直尺上O點射向玻璃磚表面 在直尺上觀察到A B兩個光點 讀出OA間的距離為20 00cm AB間的距離為6 00cm 測得圖中直尺到玻璃磚上表面距離d1 10 00cm 玻璃磚厚度d2 4 00cm 玻璃的折射率n 光在玻璃中傳播速度v m s 光在真空中傳播速度c 3 0 108m s 結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字 命題點二實驗拓展與創(chuàng)新 能力考點師生共研 答案 解析 圖7 1 2 2 5 108 變式3某同學用大頭針 三角板 量角器等器材測半圓形玻璃磚的折射率 開始玻璃磚的位置如圖8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 同時在玻璃磚的直徑邊一側(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 請用你測量的量表示出折射率n 圖8 玻璃磚直徑邊繞O點轉(zhuǎn)過的角度 答案 解析 變式4小明同學設計了一個用刻度尺測半圓形玻璃磚折射率的實驗 如圖9所示 他進行的主要步驟是 A 用刻度尺測玻璃磚的直徑AB的大小d B 先把白紙固定在木板上 將玻璃磚水平放置在白紙上 用筆描出玻璃磚的邊界 將玻璃磚移走 標出玻璃磚的圓心O 直徑AB AB的法線OC C 將玻璃磚放回白紙的原處 長直尺MN緊靠A點并與直徑AB垂直放置 D 調(diào)節(jié)激光器 使PO光線從玻璃磚圓弧面沿半徑方向射向圓心O 并使長直尺MN的左右兩側(cè)均出現(xiàn)亮點 記下左側(cè)亮點到A點的距離x1 右側(cè)亮點到A點的距離x2 則 圖9 1 小明利用實驗數(shù)據(jù)計算此玻璃磚折射率的表達式為n 答案 解析 2 關(guān)于上述實驗 以下說法正確的是 A 在 BOC的范圍內(nèi) 改變?nèi)肷涔饩€PO的入射角 直尺MN上可能只出現(xiàn)一個亮點B 左側(cè)亮點到A點的距離x1一定小于右側(cè)亮點到A點的距離x2C 左側(cè)亮點到A點的距離x1一定大于右側(cè)亮點到A點的距離x2D 要使左側(cè)亮點到A點的距離x1增大 應減小入射角 答案 解析 解析當入射角大于或等于發(fā)生全反射的臨界角時 直尺MN上只出現(xiàn)一個亮點 故A正確 光從玻璃射入空氣 折射角大于入射角 通過幾何關(guān)系知 x1 x2 故B正確 C錯誤 減小入射角 則折射角減小 x1增大 故D正確