高考物理总复习第13单元光学实验18测定玻璃的折射率

实验十八测定玻璃的折射率实验课标解读

基础实验过关

创新实验拓展教师备用习题

课时巩固训练实验课标解读

基础实验过关例1[2022·沈阳二中月考]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)下列做法正确的是

(填选项前的字母).

A.入射角越大,误差越小B.在白纸上放好玻璃砖后,用铅笔贴着光学面画出界面C.实验时既可用量角器,也可用圆规和直尺等工具进行测量D.判断像与针是否在同一直线时,应该观察大头针的头部C基础实验过关[解析]入射角尽量大些,折射角也会大些,折射现象较明显,角度的相对误差会减小,但要注意并不是入射角越大越好,应适度,故A错误;为了防止弄脏玻璃砖,不能用铅笔贴着光学面画出界面,故B错误;实验中需要测角度时既可用量角器,也可用圆规和直尺等工具进行测量,故C正确;判断像与针是否在同一直线时,应该观察大头针的整体,不能只观察其头部,故D错误.基础实验过关(2)请在图乙中画出完整的光路图.[答案]如图所示基础实验过关(3)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).

1.54

基础实验过关(4)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.图丙中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

(选填“A”或“B”).

A[解析]光线经由P1、P2射入后光路图如图甲所示.第一次折射时入射角大于折射角,第二次折射时折射角要大于入射角,出射光线要远离法线,由图可知经由P3、A的出射光线符合事实,而经由P3、B的出射光线不符合事实.故对应的出射光线上的2枚大头针是P3和A.例2

某同学测量玻璃砖的折射率,准备了下列器材:激光笔、直尺、刻度尺、一面镀有反射膜的平行玻璃砖.如图所示,直尺与玻璃砖平行放置,激光笔发出的一束激光从直尺上O点射向玻璃砖表面,在直尺上观察到A、B两个光点,读出O、A间的距离为20.00cm,A、B间的距离为6.00cm,测得图中直尺到玻璃砖上表面距离d1=10.00cm,玻璃砖厚度d2=4.00cm.由此可知,玻璃的折射率n=

,光在玻璃中的传播速度v=

m/s.(光在真空中的传播速度c=3.0×108m/s,结果均保留两位有效数字)

创新实验拓展1.22.5×108

创新实验拓展1.在“测量玻璃的折射率”的实验中,如图甲所示,某同学先将白纸平铺在木板上并用图钉固定,玻璃砖平放在白纸上,然后在白纸上确定玻璃砖的界面所在直线aa'和bb'(图中并未直接画出具体位置).O为直线AO与aa'的交点,在直线AO上竖直地插上P1、P2两枚大头针.(1)该同学接下来要完成的必要步骤有

.

A.插上大头针P3,使P3仅挡住P2的像B.插上大头针P3,使P3挡住P1的像和P2的像C.插上大头针P4,使P4仅挡住P3D.插上大头针P4,使P4挡住P3和P1、P2的像BD教师备用习题[解析]确定P3大头针的位置的方法是插上大头针P3,使P3挡住P1、P2的像.确定P4大头针的位置的方法是插上大头针P4,使P4挡住P3和P1、P2的像.故A、C错误,B、D正确.教师备用习题(2)过P3、P4作直线交bb'于O',过O'作垂直于bb'的直线NN',连接OO'.测量出图中角α和β的大小.则玻璃砖的折射率n=

.

教师备用习题

(3)如图乙所示,该同学在实验中将玻璃砖界面aa'和bb'的间距画得过宽.若其他操作正确,则折射率的测量值

准确值(选填“大于”“小于”或“等于”).

小于教师备用习题[解析]如图所示,该同学将玻璃砖界面aa'和bb'的间距画得过宽,导致在aa'的折射角要大于真实的折射角,导致折射率的测量值偏小.1.[2021·杭州高级中学期末]某同学用插针法测定一长方体玻璃砖的折射率.操作步骤如下:

①在白纸上放好玻璃砖,在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1、P2;②在玻璃砖的另一侧观察,调整视线使P1的像被P2的像挡住,接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和P4,使P3挡住P1和P2的像,P4挡住P3和P1、P2的像;③用铅笔环绕玻璃砖画出边界aa'和bb';④取下玻璃砖、大头针,在白纸上描出光线的径迹,量出入射角i和折射角r,计算出折射率;⑤改变入射角,重复上述过程,求出多组折射率并取其平均值.课时巩固训练(1)以上步骤中有错误或不妥之处的是

(填步骤前的序号).

课时巩固训练③[解析]应该是在玻璃砖两侧分别沿边界描两个点,然后移开玻璃砖,接着分别过两点作出边界aa'和bb'.(2)为了减小实验误差,实验时应注意的是

(填选项前的字母).

A.入射角应尽量小些B.玻璃砖的宽度宜小一些C.大头针应垂直插在纸面上D.大头针P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大些课时巩固训练CD[解析]为了减小实验误差,入射角应适当大些,故A错误;为了减小实验误差,玻璃砖的宽度应适当宽一些,故B错误;为了使大头针挡住前面大头针的像.大头针应垂直插在纸面上,故C正确;为了减小实验误差,大头针P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大些,故D正确.(3)该同学在画界面时,不小心将两界面aa'、bb'间距画得比玻璃砖宽度大了些,如图所示,则他测得的折射率

(选填“偏大”“偏小”或“不变”).

课时巩固训练偏小[解析]界面aa'、bb'间距画得比玻璃砖宽度大些,导致折射角偏大,则导致折射率偏小.2.[2021·湖北黄石模拟]如图甲所示,某小组做“测定玻璃的折射率”实验,所用器材有:木板、玻璃砖、大头针、刻度尺、量角器、笔、白纸.(1)关于该实验的操作,下列说法正确的是

(填选项前的字母).

A.在确定玻璃砖上下边界时,应用铅笔紧贴玻璃砖上下边缘画出aa',bb'B.在确定P3、P4位置时,二者距离应适当远一些,以减小误差C.在确定P3、P4位置时,应使P3挡住P1、P2的像,P4挡住P3以及P1、P2的像D.入射光线AO与法线夹角过大时,在玻璃砖另一侧有可能看不到P1、P2的像,导致实验无法完成课时巩固训练BC[解析]不能用铅笔紧贴玻璃砖画出玻璃砖界面aa'和bb',这样会污染和磨损玻璃砖的光学面,A错误;大头针间的距离太小,引起的角度的相对误差会较大,故P1、P2及P3、P4之间的距离适当大些,可以提高准确度,B正确;在确定P3、P4位置时,应使P3挡住P1、P2的像,P4挡住P3以及P1、P2的像,C正确;由几何知识可知,光线在上表面的折射角等于在下表面的入射角,根据光路可逆性原理可知,光线一定会从下表面射出,折射光线不会在玻璃砖的下表面发生全反射,D错误.课时巩固训练(2)如图乙所示,过P3、P4作直线交bb'于O',过O'作垂直于bb'的直线NN',连接O、O'.用量角器测量图乙中α和β的大小,则玻璃的折射率n=

.

课时巩固训练

(3)该小组同学虽测出了入射角和折射角,但苦于无法得知非特殊角的正弦值,不能准确算出折射率,他们及时调整实验方案,利用实验室提供的圆规,以入射点O为圆心作圆,与入射光线、折射光线分别交于A、B点,再过A、B点作法线NN'的垂线,垂足分别为C、D点,如图丙所示,则玻璃的折射率n=

(用图中线段的字母表示).

课时巩固训练

3.[2021·湖南岳阳模拟]用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时,先在白纸上放好圆弧状玻璃砖,在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1、P2,然后在玻璃砖的另一侧观察,调整视线使P1的像被P2的像挡住,接着在眼睛所在的一侧插上两枚大头针P3和P4,使P3挡住P1和P2的像,P4挡住P3以及P1和P2的像,在纸上标出大头针位置,画出圆弧状玻璃砖轮廓,如图甲所示,其中O点为两圆弧的圆心,图中已画出经P1、P2点的入射光线.(1)在图甲上补画出所需的光路课时巩固训练[答案]如图所示[解析]用P1、P2连线表示入射光线,用P3、P4连线表示出射光线,连接两光线与玻璃砖的交点,即为折射光线,作出光路图如图所示.(2)为了测出玻璃的折射率,需要测量入射角和折射角,请在图甲中的AB分界面上画出这两个角,分别用i和r表示.课时巩固训练[答案]如图所示[解析]标出需要测量的入射角i和折射角r,如图所示.(3)为了保证在弧面