资源描述
第十一章光电磁波,(,加试,),实验,17,测定玻璃的折射率,考试标准,知识内容,必考要求,加试要求,实验,17,：测定玻璃的折射率,加试实验自清,加试题型突破,内容索引,加试实验自清,1.,实验原理,如实验原理图甲所示，当光线,AO,以一定的入射角,1,穿,过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线,AO,对应的出射光线,O,B,，从而求出折射光线,OO,和,折射角,2,，再根据,n,或,n,_,算出玻璃的折,射率,.,2.,实验器材,木板、白纸、,、大头针、图钉、量角器、三角板、铅笔,.,基本实验要求,1,答案,玻璃砖,3.,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,.,(3),画出线段,AO,作为入射光线，并在,AO,上插上,P,1,、,P,2,两根大头针,.,(4),在白纸上放上玻璃砖，使玻璃砖的一条长边与直线,aa,对齐，并画出另一条长边的对齐线,bb,.,(5),眼睛在,bb,的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向，使,P,1,的像被,P,2,的像挡住，然后在眼睛这一侧插上大头针,P,3,，使,P,3,挡住,P,1,、,P,2,的像，再插上,P,4,，使,P,4,挡住,P,3,和,P,1,、,P,2,的像,.,(6),移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针,P,3,、,P,4,的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,1,和折射角,2,，并查出其正弦值,sin,1,和,sin,2,.,(8),改变入射角，重复实验，算出不同入射角时的,，并取平均值,.,规律方法总结,2,1.,数据处理,(1),计算法：用量角器测量入射角,1,和折射角,2,，并查出其正弦值,sin,1,和,sin,2,.,算出不同入射角时的,，并取平均值,.,(2),作,sin,1,sin,2,图象：改变不同的入射角,1,，测出,不同的折射角,2,，作,sin,1,sin,2,图象，由,n,可知图象应为直线，如实验原理图乙所示，其斜率,为,.,答案,折射率,(3),“,单位圆,”,法确定,sin,1,、,sin,2,，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,.,如实验原理图丙所示，,，,OE,OE,R,，则,.,只要用刻度尺量出,EH,、,E,H,的长度就可以求出,n,.,2.,注意事项,(1),用手拿玻璃砖时，手只能接触玻璃砖的毛面或棱，不能触摸光洁的光学面，严禁把玻璃砖当尺子画玻璃砖的另一边,bb,.,(2),实验过程中，玻璃砖在纸上的位置不可移动,.,(3),大头针应竖直地插在白纸上，且玻璃砖每两枚大头针,P,1,与,P,2,间、,P,3,与,P,4,间的距离应大一点，以减小确定光路方向时造成的误差,.,(4),实验时入射角不宜过小，否则会使测量误差过大，也不宜过大，否则在,bb,一侧将看不到,P,1,、,P,2,的像,.,返回,加试题型突破,例,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,1,甲所示,.,(1),在图乙中画出完整的光路图；,命题点一教材原型实验,图,1,解析答案,解析,分别连接玻璃砖两侧的大头针所在的点并延长，与玻璃砖边分别相交，标出传播方向，然后连接玻璃砖边界的两交点，即为光线在玻璃砖中的传播路径,.,光路图如图所示,.,答案,见解析图,(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,_(,保留,3,位有效数字,).,解析,设方格纸上小正方形的边长为,1,，光线的入射角为,1,，折射角为,2,，,1.53(,说明：,1.530.03,范围内都可,),解析答案,(3),为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象，某同学做了两次实验，经正确操作插好了,8,枚大头针，如图丙所示,.,图中,P,1,和,P,2,是同一入射光线上的,2,枚大头针，其对应出射光线上的,2,枚大头针是,P,3,和,_(,填,“,A,”,或,“,B,”,).,解析,由题图丙可知，光线,P,1,P,2,入射到玻璃砖上时，相当于光线射到了一个三棱镜上，因此出射光线将向底边偏折，所以出射光线过,P,3,和,A,.,A,解析答案,例,2,在,“,测定玻璃的折射率,”,实验中：,(1),为了取得较好的实验效果，下列操作正确的是,_,A.,必须选用上下表面平行的玻璃砖,B.,选择的入射角应尽量小些,C.,大头针应垂直地插在纸面上,D.,大头针,P,1,和,P,2,及,P,3,和,P,4,之间的距离尽量小些,解析,解析,用插针法测定玻璃的折射率时，玻璃砖上下表面不一定要平行,.,故,A,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,B,错误,.,为了准确确定入射光线和折射光线，大头针应垂直地插在纸面上；故,C,正确,.,大头针,P,1,和,P,2,及,P,3,和,P,4,之间的距离适当大些时，引起的角度误差会减小，角度的测量误差会小些,.,故,D,错误,.,故选：,C.,(2),某同学在测量入射角和折射角时，由于没有量角器，在完成了光路图以后，以,O,点为圆心，,OA,为半径画圆，交,OO,延长线于,C,点，过,A,点和,C,点作垂直法线的直线分别交于,B,点和,D,点，如图,2,甲所示，若他测得,AB,6 cm,，,CD,4 cm,，则可求出玻璃的折射率,n,_.,图,2,1.5,解析,答案,解析,图中,P,1,P,2,作为入射光线，,OO,是折射光线，设光线在玻璃砖上表面的入射角为,i,，折射角为,r,，,(3),某同学在画界面时，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，则他测得的折射率,_(,选填,“,偏大,”“,偏小,”,或,“,不变,”,).,解析,偏小,.,偏小,解析答案,1.,“,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,.,在插入第四枚大头针,D,时，要使它,_.,如图,3,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,_.,(,计算结果保留两位有效数字,),题组阶梯突破,1,2,图,3,1.8(1.6,2.0,都算对,),挡住,C,及,A,、,B,的像,解析,答案,解析,插第四枚大头针,D,时，应使它挡住,C,及,A,、,B,的像,.,连接,A,、,B,并延长交直线,a,于一点,O,，连接,C,、,D,并延长交直线,a,于一点,O,，连接,OO,.,以,O,为圆心，作辅助圆交,AB,于,E,，,交,OO,于,G,，分别过,E,、,G,作法线的垂线，,垂足为,F,、,H,.,用刻度尺量出,EF,、,GH,的长度，,则折射率,n,1.8.,1,2,2.,在用插针法,“,测定玻璃的折射率,”,实验中，也可以测量不平行玻璃砖的折射率,.,如图,4,，就是利用,“,插针法,”,测量玻璃砖,ABCD,(,玻璃砖的入射面,AB,和出射面,CD,不平行,),折射率的实验光路图，请你分析与该实验相关的下列问题,.,(1),出射光线,O,Q,与入射光线,PO,_.,(,填,“,平行,”,或,“,不平行,”,),图,4,解析,因为上下表面不平行，光线在上表面的折射角与在下表面的入射角不等，则出射光线的折射角与入射光线的入射角不等，可知出射光线和入射光线不平行；,不平行,1,2,解析答案,(2),对本题实验数据的处理可采用如下方法：以入射点,O,为圆心，取一合适的长度为半径作圆，该圆与入射光线,PO,交于,M,点，与折射光线,OO,的延长线交于,F,点，过,M,、,F,点分别向法线作垂线，其垂足分别为,N,、,E,，现测得,MN,1.68 cm,；,EF,1.12 cm,，则该玻璃砖的折射率,n,_.,1.5,1,2,图,4,解析答案,例,3,小明同学设计了一个用刻度尺测半圆形玻璃砖折射率的实验，如图,5,所示，他进行的主要步骤是：,A.,用刻度尺测玻璃砖的直径,AB,的大小,d,.,B.,先把白纸固定在木板上，将玻璃砖水平放置,在白纸上，用笔描出玻璃砖的边界，将玻璃,砖移走，标出玻璃砖的圆心,O,、直径,AB,、,AB,的法线,OC,.,C.,将玻璃砖放回白纸的原处，长直尺,MN,紧靠,A,点并与直径,AB,垂直放置,.,D.,调节激光器，使,PO,光线从玻璃砖圆弧面沿半径方向射向圆心,O,，并使,长直尺,MN,的左右两侧均出现亮点，记下左侧亮点到,A,点的距离,x,1,，右,侧亮点到,A,点的距离,x,2,.,则：,命题点二拓展创新实验,图,5,(1),小明利用实验数据计算此玻璃砖折射率的表达式为,n,_.,解析,设光线在,AB,面上的入射角为,，折射角为,，根据几何关系有：,解析答案,(2),关于上述实验，以下说法正确的是,_.,A.,在,BOC,的范围内，改变入射光线,PO,的入射角，直尺,MN,上可能只出,现一个亮点,B.,左侧亮点到,A,点的距离,x,1,一定小于右侧亮点到,A,点的距离,x,2,C.,左侧亮点到,A,点的距离,x,1,一定大于右侧亮点到,A,点的距离,x,2,D.,要使左侧亮点到,A,点的距离,x,1,增大，应减小入射角,解析,解析,当入射角大于等于发生全反射的临界角时，只有反射没有折射，则直尺,MN,上只出现一个亮点，故,A,正确,.,光从玻璃射入空气，折射角大于入射角，通过几何关系知，,x,1,x,2,，故,B,正确，,C,错误,.,减小入射角，则折射角减小，,x,1,增大，故,D,正确,.,3.,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，如图,6,所示,.,在一圆盘上，过其圆心,O,作两条互相垂直的直径,BC,、,EF,，在半径,OA,上，垂直盘面插下两枚大头针,P,1,、,P,2,，并保持,P,1,、,P,2,位置不变，每次测量时让圆盘,的下半部分竖直进入液体中，而且总使得液面与,直径,BC,相平，,EF,作为界面的法线，而后在图中,右上方区域观察,P,1,、,P,2,的像，并在圆周上插上,大头针,P,3,，使,P,3,正好挡住,P,1,、,P,2,的像，同学们,通过计算，预先在圆周,EC,部分刻好了折射率,的值，这样只要根据,P,3,所插的位置，就可直接读出液体折射率的值，则：,图,6,题组阶梯突破,(1),若,AOF,30,，,OP,3,与,OC,的夹角为,30,，则,P,3,处所对应的折射率的值为,_.,图,6,题中,1,60,，,2,AOF,30,，,解析答案,(2),图中,P,3,、,P,4,两位置哪一处所对应的折射率的值大？,答：,_.,图,6,解析,题图中,P,4,对应的入射角大于,P,3,所对应的入射角，所以,P,4,处对应的折射率的值大,.,P,4,(3),作,AO,的延长线交圆周于,K,，,K,处所对应的折射率的值应为,_.,解析,因,A,、,O,、,K,在一条直线上，入射角等于折射角，所以,K,处对应的折射率的值应为,1.,1,返回,解析答案,9,、,春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜,。,2024/11/30,2024/11/30,Saturday,November 30,2024,10,、,人的志向通常和他们的能力成正比例,。,2024/11/30,2024/11/30,2024/11/30,11/30/2024 5:43:19 PM,11,、,夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学,。,2024/11/30,2024/11/30,2024/11/30,Nov-24,3
展开阅读全文