2017年高考物理一轮总复习 专题十二 实验十四 测定玻璃的折射率课件

玻璃砖 ，使玻璃砖的一条长边与直线 (4)在白纸上放上________ 对齐 ，并画出另一条长边的对齐线 bb′. aa′________ (5)眼睛在 bb′的一侧透过玻璃砖观察两枚大头针 P1、P2 P2 P1 的像，然后 并调整视线方向，使__________ 的像挡住________
P2 的像， P1 、______ 在眼睛这一侧插上大头针 P3，使 P3 挡住________
4．玻璃砖的折射面要画准，不能用玻璃砖界面代替直尺画
界线．
5．实验过程中，玻璃砖和白纸的相对位置不能改变．
⊙典例剖析 例题：“测定玻璃的折射率”实验中，在玻璃砖的一侧竖
直插两枚大头针 A、B，在另一侧再竖直插两枚大头针 C、D. 在插入第四个大头针 D 时，应使它________．如图S14-3 所示 是在白纸上留下的实验痕迹，其中直线 a、a′是描在纸上的玻 璃砖的两个边．根据该图可算得玻璃的折射率 n＝________.(计
(3)“单位圆”法确定sin θ1、sin θ2，计算折射率n. 以入射点O为圆心，以一定的长度R为半径画圆，交入射 光线OA于E点，交折射光线OO′于E′点，过E作NN′的垂线 EH，过E′作NN′的垂线E′H′.如实验原理图乙所示，sin θ1 E′H′ sin θ1 EH ＝ OE ，sin θ2＝ ，OE＝OE′＝R，则n＝ sin θ ＝ OE′ 2 EH .只要用刻度尺量出EH、E′H′的长度就可以求出n. E′H′
【基础检测】
(多选，2015 年北京卷)“测定玻璃的折射率”的实验中，
在白纸上放好玻璃砖，aa′和 bb′分别是玻璃砖与空气的两个
界面，如图S14-2 所示，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1 和
P2，用“×”表示大头针的位置， 然后在另一侧透过玻璃砖观
察，并依次插上大头针 P3 和 P4，在插 P3 和 P4 时，应使( )
算结果保留两位有效数字)
图S14-3
解析：测定玻璃折射率的实验是利用大头针得到进入玻璃 的入射光线，在另一侧插入大头针挡住前面的A、B的像来确 定C，同样插入大头针D挡住C及A、B的像，C和D确定了出射 光线，利用入射点和出射点的连线来确定折射光线，作出法线 FG，连接OO′，以O点为圆心画圆，分别交AB、OO′于E、Q两 点，分别过E、Q向GF作垂线EG、FQ并用毫米刻度尺测其长 sin θ1 EG 度，如图S144所示，根据n＝sin θ 可得n＝FQ＝1.8. 2
线于 A、D 点．
图S14-7 (1)设 AB 的长度为 l1 ，AO 的长度为 l2，CD 的长度为 l3，
DO的长度为l4，为较方便地表示出玻璃砖的折射率，需用刻度
尺测量__________，则玻璃砖的折射率可表示为________． (2)该同学在插大头针 P3 前不小心将玻璃砖以 O 为圆心顺
图S14-2
A．P3 只挡住 P1 的像
B．P4 只挡住 P2 的像
C．P3 同时挡住 P1、P2 的像 D．P4 同时挡住 P3 和 P1、P2 的像 答案：CD
》》》考点1 实验原理和基本操作 ⊙重点归纳 1．玻璃砖应选用厚度、宽度较大的．
2．大头针要插得竖直，且间隔要大些．
3．入射角不宜过大或过小，一般在 15°～75°之间．
实验十四 测定玻璃的折射率
实验准备 实验目的 1．测定玻璃的折射率． 2．学会用插针法确定光路．
实验原理
如实验原理图S141甲所示，当光线AO以一定的入射角θ1 插针法 找出跟入射光线AO 穿过两面平行的玻璃砖时，通过________ 对应的出射光线O′B，从而求出折射光线OO′和折射角θ2， EH sin θ1 E′H′ 再根据n＝sin θ 或n＝_____________ 算出玻璃的折射率． 2
sinθ1 和 sinθ2.
sin θ1 (8)改变入射角，重复实验，算出不同入射角时的 sin θ ， 2 并取平均值．
数据处理
(1)计算法：用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其 sin θ1 正弦值sin θ1和sin θ2.算出不同入射角时的sin θ ，并取平均值． 2 (2)作sin θ1sin θ2图象：改变不同的入射角θ1，测出不同的 sin θ1 折射角θ2，作sin θ1sin θ2图象，由n＝ sin θ 可知图象应为直 2 线，其斜率为折射率．源自甲 图S14-1乙
实验器材
木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、三角板、
铅笔
实验过程 实验步骤
(1)用图钉把白纸固定在木板上． (2)在白纸上画一条直线 aa′，并取 aa′上的一点 O 为入 射点，作过 O 点的法线 NN′. 入射光线 ，并在 AO 上插上 P1、P2 (3)画出线段 AO 作为_________ 两枚大头针．
两次实验，经正确操作插好了 8 枚大头针，如图乙所示．图中
P1 和 P2 是同一入射光线的 2 枚大头针，其对应出射光线上的 2
枚大头针是 P3 和________(填“A”或“B”)．
答案：(1)如图 D57 所示． (2)1.51(±0.03 范围内都可) (3)A
图D57
》》》考点2 数据处理与误差分析 【考点练透】 2．如图 S14-7 所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖 的折射率．在平铺的白纸上垂直纸面插大头针 P1、P2 确定入射 光线，并让入射光线过圆心O，在玻璃砖(图中实线部分)另一侧 垂直纸面插大头针 P3，使 P3 挡住 P1、P2 的像，连接 OP3，图 中MN为分界线，虚线半圆与玻璃砖对称，B、C分别是入射光 线、折射光线与圆的交点，AB、CD 均垂直于法线并分别交法
P3 和________ P1 、________ P2 的像． 再插上 P4，使 P4 挡住________ P3 、_____ P4 的针 (6)移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针_____ 孔位置确定出射光线 O′B 及出射点 O′，连接 O、O′得线段
OO′.
(7)用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值
图S14-4 答案：挡住 C 及 A、B 的像 1.8
【考点练透】 1．在“测定玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作插 好了 4 枚大头针，如图S14-5甲所示．
图S14-5
(1)在图 S14-6 中画出完整的光路图．
图S14-6 (2)对你画出的光路图进行测量和计算，求得该玻璃砖的折
射率 n＝________.(保留 3 位有效数字) (3)为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象，某同学做了
时针转过一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将________(填
“偏大”“偏小”或“不变”)．
l1 l3 解析：(1)sin θ1＝BO，sin θ2＝CO，因此玻璃的折射率 n＝ l1 sin θ1 BO l1 sin θ2＝ l3 ＝l3，因此只需测量 l1 和 l3 即可． CO (2)当玻璃砖顺时针转过一个小角度时，在处理数据时，认 l1 为 l1 是不变的，即入射角不变，而 l3 减小，所以测量值 n＝l 将 3 偏大．
答案：(1)l1和l3
l1 n＝l 3
(2)偏大