2019版高考物理一轮复习 实验十五 测定玻璃的折射率课件.ppt

实验十五 测定玻璃的折射率 1 实验原理用插针法找出与入射光线AO对应的出射光线O B 确定出O 点 画出折射光线OO 然后测量出角 1和 2 代入公 式n 计算玻璃的折射率 2 实验过程 1 铺白纸 画线 如图S15 1所示 将白纸用图钉按在平木板上 先在白纸上画出一条直线aa 作为界面 过aa 上的一点O画出界面的法线MN 并画一条线段AO作为入射光线 图S15 1 把玻璃砖平放在白纸上 使它的长边跟aa 对齐 画出玻 璃砖的另一条长边bb 2 插针与测量 在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1 P2 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挡住 再在观察的这一侧依次插两枚大头针P3 P4 使P3挡住P1 P2的像 P4挡住P1 P2及P3的像 记下P3 P4的位置 移去玻璃砖 连接P3 P4并延长交bb 于O 连接OO 即为折射光线 入射角 1 AOM 折射角 2 O ON 用量角器测出入射角和折射角 查出它们的正弦值 将数据填入表格中 改变入射角 1 重复实验步骤 列表记录相关测量数据 3 数据处理 图S15 2 平均值 直线 图S15 3 4 注意事项 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 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 考点1 数据处理 典题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S15 4甲所示 甲 丙 乙图S15 4 1 在图丙中画出完整的光路图 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 计算结果保留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是同一入射光线上的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 解析 1 如图D58甲所示 甲 乙 图D58 2 折射率n sinisinr sini与sinr可利用图中的方格进行粗 略的计算 或是利用直尺测量计算 3 光路图如图乙所示 光线MN经两边相互平行的玻璃砖 出射光线平行于入射光线 即MN P4B P1P2光线从棱镜右边侧面射出向底边偏折 如图乙中P3A 答案 1 如图D58甲所示 2 1 53 1 50 1 56均正确 3 A 考点2 误差分析 典题2 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aa bb 与玻璃砖位置的关系分别如图S15 5 和 所示 其中甲 丙两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aa bb 为界面画光路图 图S15 5 1 甲同学测得的折射率与真实值相比 填 偏大 偏小 或 不变 2 乙同学测得的折射率与真实值相比 填 偏大 偏小 或 不变 3 丙同学测得的折射率与真实值相比 解析 1 用图 测定折射率时 玻璃中折射光线偏折大了 所以折射角增大 折射率变小 2 用图 测定折射率时 只要操作正确 与玻璃砖形状无关 3 用图 测定折射率时 无法确定折射光线偏折的大小 所以测得的折射率可能偏大 可能偏小 可能不变 答案 1 偏小 2 不变 3 可能偏大 可能偏小 可能不变 考向1 实验操作的创新 根据全反射的条件 使入射光从透明介质向空气传播 调节入射角的大小 使其恰好发生全反射 这时的入射角就是临界角 根据临界角公式求出折射率的大小 典题3 某同学用大头针 三角板 量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率 开始时玻璃砖的位置如图S15 6中实线所示 使大头针P1 P2与圆心O在同一直线上 该直线垂直于玻璃砖的直径边 然后使玻璃砖绕圆心O缓慢转动 同时在玻璃砖直径边一侧观察P1 P2的像 且P2的像挡住P1的像 如此观察 当玻璃砖转到图中虚线位置时 上述现象恰好消失 此时只需测量出 即可计算出玻璃砖的折射率 请用你 的测量值表示出折射率 图S15 6 解析 由题意可知 当玻璃砖转过某一角度 时 刚好发生全反射 在直径边一侧观察不到P1 P2的像 作出如图D59所1 sin 图D59 答案 玻璃砖直径边绕O点转过的角度 n 1sin 示的光路图可知 当转过角度 时有n 考向2 数据处理的创新 使入射光线的入射角一定 根据不同位置折射角的大小 由折射率的定义式算出折射率的大小 典题4 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S15 7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P1 P2 并保持P1 P2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P1 P2的像 并在圆周上插上大头针P3 使P3正好挡住P1 P2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P3所插的位置 就可直接读出液体折射率的值 则 图S15 7 1 若 AOF 30 OP3与OC的夹角为30 则P3处所 对应的折射率的值为 2 图中P3 P4两位置 处所对应的折射率值大 3 作AO的延长线交圆周于K K处所对应的折射率值应 为 2 图中P4对应的入射角大于P3所对应的入射角 所以P4对应的折射率大 3 因A O K在一条直线上 入射角等于折射角 所以K处对应的折射率为1 答案 1 1 73 2 P4 3 1