2019届高考物理一轮复习讲练测：专题56测定玻璃的折射率(讲)(解析版)

1、第十二章选修 3-4本章考查的热点有简谐运动的特点及图象、波的图象以及波长、波速、频率的关系，光 的折射和全反射，题型以选择题和填空题为主，难度中等偏下，波动与振动的综合及光的折 射与全反射的综合，有的考区也以计算题的形式考查.复习时应注意理解振动过程中回复力、位移、速度、加速度等各物理量的变化规律、振 动与波动的关系及两个图象的物理意义，注意图象在空间和时间上的周期性，分析几何光学 中的折射、全反射和临界角问题时，应注意与实际应用的联系，作出准确的光路图；光和相 对论部分，以考查基本概念及对规律的简单理解为主，不可忽视任何一个知识点.专题56测宅玻璃的折射率1 1 学会用插针法确定光路.2

2、2 .会用玻璃砖和光的折射定律测定玻璃的折射率.1 1 实验原理如原理图甲所示，当光线 AQAQ 以一定的入射角比穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法 找出跟入射光线 A A。!对应的出射光线 0 02B B,从而求出折射光线 O OiO O2和折射角B2,再根据n二sin _1或n=PlN算出玻璃的折射率.sin可QN2 2 .实验器材木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、三角板、铅笔.3 3.实验步骤(1 1 )用图钉把白纸固定在木板上.(2)在白纸上画一条直线 aaaa,并取 aaaa 上的一点 0 0 为入射点，作过 0 0 点的法线 NNNN(3)画出线段 A0A0 作为入射光线，

3、并在 A0A0 上插上PvP2两根大头针.(4)在白纸上放上玻璃砖，使玻璃砖的一条长边与直线aaaa对齐，并画出另一条长边的 对齐线 bb.bb.(5)眼睛在 bbbb 的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向，使Pi的像被 P P2的像挡住，然后在眼睛这个侧插上大头针P P3,使 P P3挡住 P Pi、P P2的像，再插上 P P4,使 P P4挡住 P P3和P Pi、P P2的像.(6)移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P P3、P P4的针孔位置确定出射光线 OBOB 及出射点 0 0 ，连接 0 0、0 0 得线段 00.00.(7)用量角器测量入射角Qi和折射角 也，并查出其正

4、弦值 sinsinQi和sinsin 血- E(8)改变入射角，重复实验，算出不同入射角时的Si，并取平均值.si n2重点归纳i i.实验数据处理(i i )计算法：用量角器测量入射角Qi和折射角Q2,并查出其正弦值 sinsinQ和 sinsin02.算出si n也不同入射角时的 i i，并取平均值.sin日2(2)作 sinsinQi sinsinQ2图象：改变不同的入射角Qi,测出不同的折射角Q,作 sinsinQi sinsinQ2si nd图象，由n二可知图象应为直线，如实验原理图乙所示，其斜率为折射率.sin日2(3)单位圆”法确定 sinsinQ、sinsinQ2,计算折射率

5、n n.以入射点 0 0 为圆心，以一定的长度 R R 为半径画圆，交入射光线 0A0A 于 E E 点，交折射光线 0000 于 E E 点，过 E E 作 NNNN 的垂线 EH,EH,过 E E 作 NNNN 的垂线 E EH H .如实验原理图丙所示，sin EHn丄.只要用刻度尺量出 EHEH、EHEH 的长度就能够求出 n n.sin匕EH2 2 .注意事项(i i )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bbbb .(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

6、P Pi与 P P2间、P P3与 P P4间的距离 应大一点，以减小确定光路方向时造成的误差.(4 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bbbb 一侧将看不到 P Pi、P P2的像.典型案例两位同学用两面平行的玻璃砖做“测玻璃的折射率”实验。(1 1 )甲同学在量入射角和折射角时，因为没有量角器，在完成了光路图以后，以0 0 点为圆心，0A0A 为半径画圆，交 0000(法线)延长线于 C C 点，过 A A 点和 C C 点作垂直 0000 的线段分别 交于 B B 点和 D D 点，如图所示。测量相关线段长度，可得玻璃的折射率n=n=。(用图中线段表示)

7、(2 2)乙同学在画界面时，不小心将两界面abab 和 cdcd 间距画得比玻璃砖宽度大些，下界面与实际相同，如图所示。若操作无误，则他测得的折射率比真实值(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。AB【答案】(1 1)CD；(2 2)偏小【解析】【解析】(1)严严丹丹作为入射光线，作为入射光线，0。是折射光线，设光线在玫璃砖。是折射光线，设光线在玫璃砖上表上表面的入射甬为面的入射甬为b折折身搦为身搦为5 5 由几何知识關由几何知识關 宀务宀务 迥迥= =篇又篇又AZC,(2(2)用插针法“测定玻璃砖折射率”的实验原理是折射定律 示玻璃砖向上平移后实际的光路图，虚线表示作图光路图，由图看出，画图时

8、的入射角、折射角与实际的入射角、折射角相等，由折射定律可知，测出的折射率没有变化.即甲测出的n n值将不变乙同学用的是梯形玻璃砖，只要操作准确，测量结果与玻璃砖形状无关；两同学画出的 abab 和 cdcd 都比实际侧面向外侧平移了一些，但在画光路图时， 将入射点、出射点分别确定在 abab、cdcd 上，如图，实线表示实际的光路图，虚线表示乙同学画图时光路图，入射则折射溢n =sinr CDn=竺卩，如左图所示，实线表sinra角测量没有误差，而折射角偏大，则根据折射定律得知，测出的折射率n n 将偏小.【名师点睛】本题是插针法测定玻璃砖的折射率，实验原理是折射定律，采用单位圆法处理数据，根

9、据原理分析实验误差.针对练习 1 1一底面半径为 R R 的半圆柱形透明体的折射率为 n=n=3，横截面如图所示，0 0 表示半圆柱形截面的圆心.一束极窄的光线在横截面内从AOBAOB 边上的极靠近 A A 点处以 6060的入射(1)(1) 光在透明体中的传播速度；(2)(2) 光线在极靠近 A A 点处进入透明体后的折射角(3)(3) 该光线从射入透明体到第一次射出透明体时所经历的时间.smi sirs 601smr - =一= 一n y31可得，光线在丸点处进入透明体后的折射角：耳：心(3 3)设此透明物体的临界角为 C,C,依题意有：sinC =1二3vsin60n 3经作图，光线在

10、C C、D D 处均发生全反射，由几何关系得，在透明体内的路径长为：s=3Rs=3Rs 3nR 3 3R经历的时间为：t t : :v c c【名师点睛】此题是对光的折射定律及全反射问题的考查；画出光路图是基础，判断能否发【答案】(1 1)3c(2 2) 3030 (3 3)33 3Rc【解析】(1)光在透明体中的传播速度为:U =-得:siny生全反射是关键使用几何知识求出光线在透明体通过的总路程。针对练习 2 2如图甲所示是由透明材料制成的半圆柱体，一束细光束由真空沿着径向与ABAB成B角射入后对射出的折射光线的强度实行记录，发现它随着如图乙所示，如图丙所示是这种材料制成的玻璃砖，左侧是半径为A A点沿半径方向与长边成4545角射入玻璃砖，求:(1)(1) 该透明材料的折射率；(2)(2)光线在玻璃砖中运动的总时间；(光在空气中的传播速度为 c c)【答案】(1 1) 2 2(2 2 16)RC C【解析】 (1)由图乙可知， 氐 4赞时， 折射光线幵皓出现， 说明此时对应的入射角应是发生全反射的临界 角，即：旳根据全反射临界角公如“总=屁(2 2)因为临界角是 4545光线在玻璃砖中刚好发生 5 5 次全反射，光路图如图所示，则光程为:L=(2+8*Q)RL=(2+8*Q)R，光在器具中的传播速度为：v v =