2010届步步高高考物理实验复习课件15：测定玻璃的折射率

(2)大
2.如图4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线于A、D点。
图5
答案 (1)C (2)偏小 (3)见解析图
1.某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行。正确操作后， 作出的光路图及测出的相关角度如图3所示。
图3 (1)此玻璃的折射率计算式为n＝______(用图中的θ1、θ2表示)； (2)如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度 ________(填“大”或“小”)的玻璃砖来测量。
解析 据题意可知入射角为(90°－θ1)，折射角为(90°－θ2)，则玻璃的折射率为 n
＝ssiinn（（9900°°－的传播方向越容易确定， θ2
测量结果越准确。故应选用宽度大的玻璃砖来测量。
答案
cos (1)cos
θθ12或sisnin（（909°0°－－θθ1）2）
(2)小明同学在插针时玻璃砖的位置如图1所示，根据插针与纸上已画的界面确定入 射点与出射点，依据上述操作所测得的折射率____________(填“偏大”“偏小” 或“不变”)。
图1
(3)小明同学经正确操作后，在纸上留下四枚大头针的位置P1、P2、P3和P4，AB和 CD是描出的玻璃砖的两个边，如图2所示，请画出光路图。
(2)如右图，实线部分为插针时玻璃砖所在位置，即真实情况，设 此时入射角和折射角分别为 θ1、θ2，折射率真实值为 n，则 n＝ssiinn θθ12；

8.连接OO′，OO′就是玻璃砖内折射光线的方向，入射角θ1＝∠AON，折射角 θ2＝∠O′ON′。用量角器量出入射角和折射角，从三角函数表中查出它们的正弦 值，把这些数据记录在自己设计的表格里。
9.用上面方法分别测出入射角是30°、45°、60°时的折射角，查出它们的 正弦值，把得到的数据记录在表格里。
【解析】根据插针确定的光线
路径画出光路图，如图3.4-5-3所
示，连接P1、P2点作直线交AC 边于O点；连接P3、P4点作直线 交AB边于O′点，再连接OO′
点，即光线传播路径，过O点作A
C的法线FH，可量出θ1、θ2，
图3.4-5-3
根据折射定律n＝sinθ1/sinθ2，用量角器量角度误差较大，
10.算出不同入射角时sinθ1/sinθ2的比值。比较一下，看它们是否接近于一个 常数，求出几次测得的sinθ1/sinθ2的平均值，作为测量结果。
草丛中的虫子，如蟋蟀等。②以花草和昆虫为题材的中国画。 【草创】动开始创办或创立：～时期。 【草苁蓉】名一年生草本植物，多寄生在桦木类植物的 根上。茎肉质，紫褐色，叶子鳞片状，黄褐色，花紫色。全草入。 【草丛】名聚生在一起的很多的草。 【草底儿】〈口〉名草稿：作文先要打个～。 【草 地】名①长野草或铺草皮的地方。②泛指主；查封车网 查封车 / 查封车网 查封车； 要生长草本植物的大片土地，包括草原、 草甸子等。 【草甸子】?〈方〉名长满野草的低湿地：前面是一大片～。 【草垫子】?名用稻草、蒲草等编的垫子。 【草稿】（～儿）名初步写出的文稿、 画出的画稿等：打～。 【草荒】名①农田因缺乏管理，杂草丛生，妨碍了农作物的生长，叫草荒。②牧草减产，引起饲料缺乏的状况。 【草灰】ī形灰黄的 颜色：～的大衣。 【草鸡】ī①名指地方土种鸡。②〈方〉名母鸡。③〈方〉形比喻软弱或胆小畏缩。 【草菅人命】把人命看得和野草一样，指任意残杀人 民。 【草荐】名铺床用的草垫子。 【草芥】〈书〉名比喻最微小的、无价值的东西（芥：小草）：视富贵如～。 【草寇】名旧指出没山林的强盗。 【草料】 名喂牲口的饲料。 【草履虫】ǚ名原生动物，形状像草鞋底，靠身体周围的纤毛运动。生活在淡水中，吃细菌、水藻等。 【草绿】ǜ形绿而略黄的颜色。 【草码】名苏州码子。 【草莽】名①〈书〉草丛。②旧指民间。 【草帽】（～儿）名用麦秆等编成的帽子，夏天用来遮阳光。 【草帽缏】（～儿）名用麦 秆一类东西编成的扁平的带子，是做草帽、提篮、扇子等的材料。也作草帽辫。 【草帽辫】同“草帽缏”。 【草莓】名①多年生草本植物，植株矮，有匍匐 茎，叶子椭圆形，花白色。花托红色，肉质，多汁，味道酸甜，可以吃。②这种植物的花托和种子。 【草昧】〈书〉形未开化；蒙昧。 【草棉】名棉的一种， 一年生草本植物，植株矮，叶子掌状分裂，花黄色，纤维细而短，产量低。 【草民】名平民（含卑贱意）。 【草木灰】ī名草、木、树叶等燃烧后的灰，含 钾很多，是一种常用的肥料。 【草木皆兵】ī前秦苻坚领兵进攻东晋，进抵淝水流域，登寿春城瞭望，见晋军阵容严整，又远望八公山，把山上的草木都当成 晋军，感到惊惧。后来用“草木皆兵”形容惊慌时疑神疑鬼。 【草拟】动起草；初步设计：～文件｜～本地区发展的远景规划。 【草皮】名连带薄薄的一层 泥土铲下来的草，用来铺成草坪，美化环境，或铺在堤岸表面，防止冲刷。 【草坪】名平坦的草地。 【草签】名草标儿。 【草签】动缔约双方在条约、协 议等的

斜率为折射率
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′。如图所示，
sin θ1＝EOHE，sin θ2＝EO′EH′′，OE＝OE′＝R， 则 n＝ssiinn θθ12＝E′EHH′。
4．在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2。
5．从玻璃砖bb′一侧透过玻璃砖观察大头针P1、P2的 像，调整视线的方向直到P1的像被P2的像挡住。再在 bb′一侧插上两枚大头针P3、P4，使P3能挡住P1、P2的 像，P4能挡住P3本身及P1、P2的像。
6．移去玻璃砖，在拔掉P1、P2、P3、P4的同时分别记下 它们的位置，过P3、P4作直线O′B交bb′于O′。连接O、O′， OO′就是玻璃砖内折射光线的方向。∠AON为入射角， ∠O′ON′ 为折射角。 7．改变入射角，重复实验。 五、数据处理 1．计算法
2．入射角和折射角的测量造成误差，故入射角 应适当大些，以减小测量的相对误差。
考查实验原理与操作
[典例]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，如图甲 所示。 (1)在图画出完整的光路图； (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＝__1_.5_0_(_±__0_.0_3_)_； (保留3位有效数字)
用量角器测量入射角 θ1 和折射角 θ2，并查出其正弦值 sin θ1 和 sin θ2。算出不同入射角时的ssiinn θθ12，并取平均值。
2．作sin θ1---sin θ2图像 改变不同的入射角θ1，测出不同的折射角θ2，作 sin θ1---sin θ2图像 由 n＝ssiinn θθ12可知图像应为直线，如图所示：

图实ⅩⅢ－4
【注意事项】 1．实验时，应尽可能将大头针竖直插在纸 上，且G1和G2之间、G3和G4之间、G2与B、G3 与C之间距离要稍大一些． 2．入射角i不宜太大(接近90°)，也不宜太 小(接近0°)．太大：反射光较强，出射光较弱； 太小：入射角、折射角测量的相对误差较大． 3．操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁光学 面，更不能把玻璃砖界面当尺子画界线．
考点核心突破
考点一 实验原理与操作
(2012·浙 江 理 综 ) 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，如图实ⅩⅢ－5所示．
图实ⅩⅢ－5
(1)在图中画出完整的光路图； 图实ⅩⅢ－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)；
4．实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改 变． 5．玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5 cm以上，若 宽度太小，则测量误差较大． 【误差分析】 1．入射光线、出射光线确定的准确性造成误差， 故入射侧、出射侧所插两枚大头针间距应大一些． 2．入射角和折射角的测量造成误差，故入射角应 适当大些，以减小测量的相对误差．
图实ⅩⅢ－8
(1)此玻璃的折射率计算式为n＝________(用 图中的θ1、θ2表示)；
(2)如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可 供选择，为了减小误差，应选用宽度_____(填 “大”或“小”)的玻璃砖来测量．
[解析] (1)由折射率公式可得
n＝ssiinn（（9900°°－－θθ12））＝ccooss
θ1 θ2
(2)玻璃砖的宽度越大，出射光线的侧移量越大，
玻璃砖中折射光线的误差越小，所以应选用宽度
大的玻璃砖来测量．