（广西专用）高考物理一轮复习 第十四章 实验一测定玻璃的折射率课件 新人教版.ppt

实验一测定玻璃的折射率 1 理解插针法测定玻璃折射率的原理2 会用插针法测定玻璃的折射率 如图所示 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 从而得到折射光线oo 和折射角 2 再根据算出玻璃的折射率 平木板 白纸 玻璃砖 大头针 图钉 量角器 直尺 三角板 铅笔 一 实验步骤1 固定白纸画三线 1 用图钉将白纸固定在平木板上 2 用直尺画出界面线aa 法线nn 入射光线ao 2 放砖画出下界面 1 将玻璃砖长边跟aa 对齐 2 在另一侧用铅笔点上两个点 3 撤掉玻璃砖 用直尺 铅笔画出下界面bb 再重新放好玻璃砖 3 插针确定出射光线 1 在ao上竖直插上两枚大头针p1 p2 2 透过玻璃砖观察p1 p2的像 调整视线方向直到p2的像挡住p1的像 3 再在观察者一侧先后竖直插上大头针p3 p4 使p3挡住p1 p2的像 p4挡住p3及p1 p2的像 4 撤针 撤砖 画光线过p3 p4画光线 交bb 于o 点 连接oo 即为折射光线 5 量角记入表格内 6 改变入射光线重复实验 二 数据处理1 可以先确定好入射角如30 45 60 等 测出相对应的折射角 分别记录在表格里2 通过查表得到入射角和折射角的正弦值 计算每次测量的折射率 最后求平均值作为被测玻璃砖的折射率 1 用量角器测量 1 2时会出现误差2 作光路图时会出现误差 出射光线方向 两界面线与玻璃砖两侧面的对应程度 入射点 出射点的确定3 观察p1 p2像及确定p3 p4位置时会出现误差 1 大头针竖直插在纸上 且间距要稍大一些 以便于确定光线走向 以减小确定光路方向时出现的误差2 入射角不宜太大 也不宜太小 否则会使测量误差加大 一般在15 75 之间3 实验中 玻璃砖与白纸的相对位置不能改变4 玻璃砖要厚一些 便于观察大头针的像5 在操作时 手不能触玻璃砖的光洁光学面 更不能把玻璃砖界面当尺子画界线 1 仪器改进本实验中如果采用的不是两面平行的玻璃砖 如三棱镜 半圆形玻璃砖等 则出射光线和入射光线不平行 但一样能测出其折射率 2 数据处理方法改进 1 单位圆法 在不使用量角器的情况下 可以用单位圆法 以入射点o为圆心 以一定长度r为半径画圆 交入射光线ao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 由图中关系则只要用直尺测出eh e h 的长度就可以求出n 2 图象法 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 由可知图象应为直线 如图所示 其斜率为折射率 3 全反射法测定折射率 1 原理 全反射现象 2 方法 将一块半圆形玻璃砖放在水平面上 如图所示 将一束光线垂直于玻璃砖直径平面射入圆心o 以o为转轴在水平面内缓慢转动半圆形玻璃砖 当刚转过 角时 观察者在玻璃砖平面一侧恰看不到出射光线 这样就可以知道该玻璃砖的折射率n的大小 应用全反射法测定折射率 例证1 2011 天津高考 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 开始玻璃砖的位置如图中实线所示 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缓缓转动 同时在玻璃砖的直径边一侧观察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 此时只须测量 出 即可计算出玻璃砖的折射率 请用你的测量量表示出折射率n 规范解答 若半圆形玻璃砖转过 角时在半圆形玻璃砖直径一侧恰好看不到p1 p2的像 则此时刚好发生全反射 设过p1 p2的光线在玻璃砖内的入射角为 在空气中折射角为90 根据折射定律有 因此 只要测量出 即可求出玻璃砖的折射率答案 玻璃砖直径边绕o点转过的角度 应用单位圆法处理实验数据 例证2 在测定玻璃折射率的实验中 某同学由于没有量角器 在完成了光路图以后 以o点为圆心 以10 00cm长为半径画圆 分别交线段oa于a点 交o和o 连线延长线于c点 过a点作法线nn 的垂线ab交nn 于b点 过c点作法线nn 的垂线cd交nn 于d点 如图所示 用刻度尺量得ob 8 00cm cd 4 00cm 请由以上条件得出玻璃的折射率 请写出必要的分析和推算过程 规范解答 本实验是测定玻璃的折射率 根据题意 在没有量角器的情况下采用单位圆法 即以o点为圆心 以10 00cm长为半径画圆 如题图所示 设 aob 1 cod 2 因此有 则玻璃的折射率在rt oab中 ab 6cm 因此玻璃的折射率 答案 见规范解答 1 2010 福建高考 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所示 1 此玻璃的折射率计算式为n 用图中的 1 2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 由题图知 入射角i 90 1 折射角r 90 2 因此折射率在实验中选用宽度大的玻璃砖来测量 可减小实验误差 因此宽度选用 大 的 答案 1 2 大 2 某同学用圆柱形玻璃砖做测定玻璃折射率的实验 先在白纸上放好圆柱形玻璃砖 在玻璃砖的一侧插上两枚大头针p1和p2 然后在圆柱形玻璃砖另一侧观察 调整视线使p1的像被p2的像挡住 接着在眼睛所在一侧相继又插上两枚大头针p3 p4 使p3挡住p1 p2的像 p4挡住p3和p1 p2的像 在纸上标出的大头针位置和圆柱形玻璃砖的边界如图所示 1 在图上画出所需的光路 2 为了测量出玻璃砖折射率 需要测量的物理量有 要求在图上标出 3 写出计算折射率的公式 解析 1 光路如图所示 2 需要测量的物理量为 i1和 r1或 i2和 r2 3 由折射率的公式可得或答案 见解析 3 2012 成都模拟 如图 把玻璃砖放在木板上 下面垫一白纸 在白纸上描出玻璃砖的两个边a和a 然后在玻璃砖的一侧插两个大头针a b ab的延长线与直线a的交点为o 眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针 使b把a挡住 如果在眼睛这一侧再插第三个大头针c 使它把a b都挡住 插第四个大头针d 使它把前三个都挡住 那么后两个大头针就确定了从玻璃砖射出的光线 在白纸上描出光线的径迹 要计算玻璃砖的折射率需要测量的物理量是图中的 为了减小实验误差 入射角应 填 大些 或 小些 解析 根据分析可知 要计算玻璃砖的折射率需要测量 和 因角度大一些 测量误差就会小一些 故入射角应大些 答案 和 大些 4 2012 泉州模拟 在做测定玻璃折射率的实验时 1 甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面ab和cd时 不慎碰了玻璃砖 使它向ab方向平移了一些 如图所示 其后的操作都正确 但画光路图时 将折射点确定在ab和cd上 则测出的n值将 填 变大 不变 或 变小 2 乙同学为了避免笔尖接触玻璃面 画出的a b 和c d 都比实际侧面向外侧平移了一些 如图所示 以后的操作均正确 画光路图时将入射点和折射点都确定在a b 和c d 上 则测出的n值将 填 变大 不变 或 变小 解析 1 设入射光线分别交玻璃砖上表面和ab于f和o 出射光线分别交玻璃砖下表面和cd于e和o 如图所示 由平面几何知oo ef为一平行四边形 分别在o和f点画的入射角和折射角都相等 因此画光路图时 将折射点确定在ab和cd上 测出的n值将 不变 2 根据题中的情况 作出相应光路图 如图所示 从图中可看出在该同学的操作下 使入射点o1向左移 折射点o2向右移 所画出的折射角r 比实际折射角r偏大 而入射角又不变 由知 测得的折射率将 变小 答案 1 不变 2 变小 5 一块玻璃砖有两个相互平行的表面 其中一个表面是镀银的 光线不能通过此表面 现要测定此玻璃的折射率 给定的器材有 白纸 钢笔 大头针4枚 p1 p2 p3 p4 带有刻度的直角三角板 量角器 实验时 先将玻璃砖放到白纸上 使上述两个相互平行的表面与纸面垂直 在纸上画出直线aa 和bb aa 表示镀银的玻璃表面 bb 表示另一表面 然后 在白纸上竖直插上两枚大头针p1 p2 如图所示 用p1 p2的连线表示入射光线 1 为了测量折射率 应如何正确使用大头针p3 p4 试在题图中标出p3 p4的位置 2 然后 移去玻璃砖与大头针 试在题图中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角 1与折射角 2 简要写出作图步骤 3 写出用 1 2表示的折射率公式为n 解析 1 在bb 一侧观察p1 p2 由p1 p2发出的光经bb 折射 再经aa 反射 最后经bb 折射后射出 的像 在适当的位置插上p3 使得p3挡住p1 p2的像 在一条直线上 再插上p4 让它挡住p2 或p1 的像和p3 如图所示 2 过p1 p2作直线与bb 交于o 过p3 p4作直线与bb 交于o 利用三角板找到oo 的中点m 过o点作bb 的垂线cd 过m点作bb 的垂线与aa 相交于n 连结on 则 p1od 1 con 2 3 由折射率的公式得 答案 1 2 见解析 3 6 2012 赣州模拟 利用插针法可以测量半圆柱形玻璃砖的折射率 实验方法如下 在白纸上作一直线mn 并作出它的一条垂线ab 将半圆柱形玻璃砖 底面的圆心为o 放在白纸上 它的直边与直线mn对齐 在垂线ab上竖直插两个大头针p1和p2 如图所示 然后在半圆柱形玻璃砖的右侧插上适量的大头针 可以确定光线p1p2通过玻璃砖后的光路 从而求出玻璃砖的折射率 实验室中提供的器材除了半圆柱形玻璃砖 木板和大头针外 还有量角器等 1 某学生用上述方法测量玻璃的折射率 在他画出的垂线ab上插p1 p2两枚大头针 但在半圆柱形玻璃砖右侧的区域内 不管眼睛放在何处 都无法透过玻璃砖同时看到p1 p2的像 原因是 他应该采取的措施是 2 为了确定光线p1p2通过玻璃砖后的光路 在玻璃砖的右侧 最少应插枚大头针 3 请在半圆柱形玻璃砖的右侧估计所插大头针的可能位置 并用 表示 作出光路图 为了计算折射率 应该测量的量 在光路图上