2020高中物理 第十三章 光 实验：测定玻璃的折射率课堂达标 新人教版选修3-4

2019-2020年高中物理 13.2实验测定玻璃的折射率导学案新人教版选修3-4课前自主学习介质的折射率由介质的光学性质决定，是介质本身的一种．重点难点点拨题型一测定玻璃的折射率例1某同学用插针法测定玻璃砖的折射率，他的实验方法和操作步骤正确无误．但他处理实验记录时发现玻璃砖的两个光学面aa′与bb′不平行，如图所示．则( )A．AO与O′B两条直线平行B．AO与O′B两条直线不平行C．他测出的折射率偏大D．他测出的折射率不受影响变式一用三棱镜做测定玻璃的折射率，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后，在棱镜的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2挡住；接着在眼睛所在的一侧再插两枚大头针P3和P4，使P3挡住P2、P1的像，P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上已标明大头针的位置和三棱镜的轮廓，如图所示．(1)在本题图上画出所需的光路．(2)为了测出棱镜的折射率，需要测量的是________和________，在图上标出它们．(3)计算折射率的公式是n＝________.课堂知识演练1．测定玻璃的折射率时，为了减小实验误差，应注意( )A．玻璃砖的宽度宜大些B．入射角应尽量小些C．大头针应垂直的插在纸面上D．大头针P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大些2．在测定玻璃的折射率的实验中，对一块两面平行的玻璃砖，用插针法找出与入射光线对应的出射光线，现在甲、乙、丙、丁四位同学分别做出如图所示的四组插针结果．(1)从图看，肯定把大头针插错了的同学是________．(2)从图上看，测量结果准确度最高的同学是______．3．在利用插针法测定玻璃砖折射率的实验中：(1)甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa′和bb′后，不小心碰了玻璃砖使它向aa′方向平移了少许，如图甲所示．则他测出的折射率将__________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)；(2)乙同学在画界面时，不小心将两界面aa′、bb′间距画得比玻璃砖宽度大些，如图乙所示，则他测得折射率__________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)．课后巩固提高4．如图所示画有直角坐标系Oxy的白纸位于水平桌面上，M是放在白纸上的半圆形玻璃砖，其底面的圆心在坐标原点，直边与x轴重合，OA是画在纸上的直线，P1，P2为竖直地插在直线OA上的两枚大头针，P3是竖直地插在纸上的第三枚大头针，α是直线OA与y轴正方向的夹角，β是直线OP3与y轴负方向的夹角．只要直线OA画得合适，且P3的位置取得正确，测出角α和β，便可求得玻璃的折射率．某学生在用上述方向测得玻璃的折射率时，在他画出的直线OA上竖直地插上了P1，P2两枚大头针，但在y<0的区域内，不管眼睛放在任何处，都无法透过玻璃砖看到P1，P2的像，他应采取的措施是：________，若他已透过玻璃砖看到P1，P2的像，确定P3位置的方法是：________.若他已正确地测得了α，β的值，则玻璃的折射线n＝________.5．某同学在测定一厚度均匀的圆形玻璃的折射率时，先在白纸上作一与圆形玻璃同半径的圆，圆心为O，将圆形玻璃平放在白纸上，使其边界与所画的圆重合．在玻璃一侧竖直插两枚大头针P1和P2，在另一侧再先后插两枚大头针P3和P4，使从另一侧隔着玻璃观察时，大头针P4、P3和P2、P1的像恰在一直线上，移去圆形玻璃和大头针后，在图中画出：(1)沿P1、P2连线方向的入射光线通过圆形玻璃后的传播方向；(2)光线在玻璃内的传播方向；(3)过光线的入射点作法线，标出入射角i和折射角r；(4)写出计算玻璃折射率的公式．6．(探究创新)利用插针法测玻璃的折射率，实验中先将玻璃砖固定在水平桌面的白纸上，画出玻璃砖两侧界面MN、PQ，在玻璃砖的一侧插好P1、P2大头针后，某同学发现在P1、P2的同侧通过玻璃砖在如图所示位置也可观察到P1、P2的像，于是他在白纸上插大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，同样的方法，他又插下大头针P4，使P4挡住P3和P2、P1的像，取走玻璃砖，画P1、P2连线交MN于O点，P4、P3连线交MN于O′点，测出P1、P2连线与MN间的夹角α＝30°，玻璃砖的厚度h＝2.00cm；OO′两点间的距离l＝3.00cm.则玻璃砖的折射率为多少？。

※精 品 试 卷※ ※推 荐 下 载※ 第十三章 第三节 光的干涉

1．(辽宁省实验中学分校2017年高二下学期期末)在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光)，另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光)，这时( C ) A．只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失 B．红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的干涉条纹依然存在 C．任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮 D．屏上无任何光亮 解析：红光和绿光的频率不同，不能产生干涉现象，故不能产生干涉条纹。 2．(江苏省徐州市2017年高三模拟)如图所示是双缝干涉实验装置，使用波长为600nm的橙光源照射单缝S，在光屏中央P处观察到亮条纹，在位于P点上方的P1点出现第一条亮条纹中心(即P1到S1、S2的路程差为一个波长)，现换用波长为400nm的紫光源照射单缝，则( B )

A．P和P1仍为亮条纹 B．P为亮条纹，P1为暗条纹 C．P为暗条纹，P1为亮条纹 D．P、P1均为暗条纹 解析：从单缝S射出的光波被S1、S2两缝分成的两束光为相干光，由题意知屏中央P点到S1、S2距离相等，即由S1、S2分别射出的光到P点的路程差为零，因而，无论入射光是什么颜色的光，波长多大，P点都是中央亮条纹的中心。 而P1点到S1、S2的路程差刚好是橙光的一个波长，即|P1S1－P1S2|＝600nm＝λ橙，则两列光波到达P1点振动情况完全一致，振动得到加强，因此，出现亮条纹。

当换用波长为400nm的紫光时，|P1S1－P1S2|＝600nm＝3λ紫2，则两列光波到达P1，点时振动情况完全相反，即由S1、S2射出的光波到达P1点时就相互减弱，因此，出现暗条纹，综上所述，选项B正确。 3．(多选)(河北省南宫中学等四校2017～2018学年高二下学期检测)如图所示，一束复色光从空气射入玻璃中，得到a、b两条折射光线，以下说法正确的是( AC ) ※精 品 试 卷※ ※推 荐 下 载※ A．折射光a的波长小于折射光b的波长

第十三章 第二节 全反射1．(湖北省襄阳市第四中学2017～2018高二下学期月考)一束光线穿过介质1、2、3时，光路如图所示，则( C )A ．介质1的折射率最大B ．介质2是光密介质C ．光在介质2中的速度最大D ．当入射角由45°逐渐增大时，在2、3分界面上可能发生全反射解析：由图可知，光从介质1射入介质2中折射角大于入射角，则n 1＞n 2。

光从介质2射入介质3中折射角小于入射角，则n 2＜n 3，据光的可逆性知，光从2射向1或从2射向3时，若入射角相等，从折射角上可判断n 3＞n 1，所以有n 3＞n 1＞n 2，即介质3折射率最大，故A 错误。

由对A 的分析可知，相对来说，2是光疏介质，故B 错误；根据公式：v ＝c n，因2的折射率最小，所以光在介质2中的传播速度最大，故C 正确；当入射角由45°逐渐增大时，光从2到3是从光疏介质到光密介质，全反射只有光从光密介质射向光疏介质时才能发生，所以在此界面上不会发生全反射，故D 错误。

2．(多选)(河北省鸡泽县一中2017年高二下学期期末)一玻璃砖横截面如图所示，其中ABC 为直角三角形(AC 边末画出)，AB 为直角边∠ABC ＝45°；ADC 为一圆弧，其圆心在BC 边的中点。

此玻璃的折射率为1.5。

P 为一贴近玻璃砖放置的、与AB 垂直的光屏。

若一束宽度与AB 边长度相等的平行光从AB 边垂直射入玻璃砖，则( BD )A ．从BC 边折射出宽度与BC 边长度相等的平行光B ．屏上有一亮区，其宽度小于AB 边的长度C ．屏上有一亮区，其宽度等于AC 边的长度D ．当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时，屏上亮区先逐渐变小然后逐渐变大解析：作光路图可知平行光从AB 边射入后不发生折射，射到BC 边上时，由临界角公式可得：sin C ＝1n ＝11.5＝23，得C ＝arcsin 23<45°，故全部光线发生全反射，选项A 错误；BC 边反射的光射向ADC 弧形边后，由于弧ADC 对平行光有会聚作用，可知B 对C 错；同时当屏向下移动时，屏上亮区将先变小后变大，所以选项D 也正确。

第1节光的反射和折射1．理解光的反射定律和折射定律，并能用来解释和计算有关问题.2．理解折射率的定义及其与光速的关系,并能进行相关计算。

3．会测定玻璃的折射率.一、反射定律和折射定律1．光的反射现象：光从第1种介质射到它与第2种介质的错误!分界面时，一部分光会错误!返回到第1种介质的现象。

2．光的反射定律：反射光线与入射光线、法线处在错误!同一平面内，反射光线与入射光线分别位于法线的错误!两侧；反射角错误!等于入射角.如图所示。

3．光的折射现象：光从第1种介质射到它与第2种介质的错误!分界面时，一部分光会进入第2种介质的现象。

4．光的折射定律:折射光线、入射光线与法线处在错误!同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的错误!两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成错误!正比。

即错误!错误!＝n12。

5．在光的反射和折射现象中光路是错误!可逆的。

二、折射率1．绝对折射率:光从错误!真空中射入某种介质发生折射时，入射角的错误!正弦与折射角的错误!正弦之比，叫做这种介质的绝对折射率,简称错误!折射率，n＝错误!错误!，其中θ1为真空中的入射角.2．物理意义：反映介质错误!光学性质的物理量。

不同的介质有不同的折射率。

3．折射率与光速的关系：某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度c与光在这种介质中的传播速度v之比，即□07n＝cv，由于光在真空中的传播速度c大于在任何介质中的传播速度v，所以任何介质的折射率n都错误!大于1.三、插针法测玻璃砖的折射率如图所示,当光以一定的角度透过一块玻璃砖时,只要找出与入射光线错误!AO相对应的出射光线错误!O′D，就能够画出光从空气射入玻璃砖后的折射光线错误!OO′,于是就能测量入射角θ1和折射角θ2。

根据错误!折射定律，就可以求出玻璃砖的折射率。

判一判(1)一束光从空气进入水中时，传播方向一定发生变化.( )（2)入射光线、反射光线与法线必共面。

（)(3）光的反射现象中，光路是可逆的，光的折射现象中，光路不是可逆的。

第十三章实验：测定玻璃的折射率1．(浙江温州“共美联盟”2017～2018学年高二下学期期末)在利用“插针法”测定玻璃的折射率实验中①下列操作可以减小实验误差的是__AC___(填字母代号)A．P1、P2及P3、P4之间的距离适当大些B．选择平行玻璃砖进行实验C．入射角适当大些D．若有几块厚度不同的玻璃砖，应选用厚度较小的②正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图所示，此玻璃的折射率计算式为＝__cosαcosβ__(用图中的α、β表示)解析：(1)大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些时，相同的距离误差，引起的角度误差会减小，角度的测量误差会小些。

故A正确；作插针法测定折射率时，玻璃砖上下表面不一定要平行。

故B错误；为了减小测量的相对误差，选择的入射角应尽量大些，效果会更好。

故C正确；若有几块厚度不同的玻璃砖，应选用厚度较大一些的，故D错误。

(2)由图可知，入射角为90°－α，折射角为90°－β；则由折射定律可知：n＝sin90°－αsin90°－β＝cosαcosβ2．(辽宁省铁路实验中学2017～2018学年高二下学期期中)在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面ab、cd与玻璃砖位置的关系分别如图①、②和③所示，其中甲、丙同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖。

他们的其他操作均正确，且均以ab、cd为界面画光路图。

则甲同学测得的折射率与真实值相比__偏小___(填“偏大”、“偏小”或“不变”)，乙同学测得的折射率与真实值相比__不变___(填“偏大”、“偏小”或“不变”)，丙同学测得的折射率与真实值相比__变小___。

解析：①如图1。

测定折射率时，折射角增大，则折射率减小；用图②测折射率时，只要操作正确，与玻璃砖形状无关；用图③测折射率时，折射角偏大，所以测得的折射率变小。

3．(四川省绵阳南山实验中学2017年高二下学期期中)学校开展研究性学习，某研究小组的同学根据所学的光学知识，设计了一个测量液体折射率的仪器。