2025高考物理总复习测量玻璃的折射率

第3讲实验测量玻璃的折射率高考总复习2025强基础固本增分研考点精准突破目录索引强基础固本增分1.实验目的测定玻璃的折射率,掌握光发生折射的入射角和折射角的确定方法。2.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θ1和θ2,根据

计算玻璃的折射率。

θ1为空气中的角,θ2为玻璃中的角

3.实验器材白纸、图钉、大头针、刻度尺、铅笔、量角器、平木板、长方形玻璃砖。4.实验步骤(1)铺白纸、画线①如图所示,将白纸用图钉按在绘图板上,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NN',并画一条线段AO作为入射光线。②把平行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①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的像及P3,记下P3、P4的位置。

P3、P4连线即为光线AO的出射光线②移开玻璃砖连接P3、P4并延长交bb'于O',连接OO'即为折射光线,入射角θ1=∠AON,折射角θ2=∠O'ON'。③用量角器测出入射角和折射角,查出它们的正弦值。④改变入射角θ1,重复实验,记录相关测量数据。5.数据处理(1)计算法:计算每次折射率n,求出平均值

。(2)图像法(如图甲所示)甲(3)单位圆法(如图乙所示)乙6.误差分析(1)入射光线、出射光线确定的准确性造成误差,故在入射侧和出射侧所插两枚大头针的间距应大一些。(2)入射角和折射角的测量造成误差。入射角应适当大一些,可以减小测量的相对误差。√××研考点精准突破考点一教材原始实验典题1

某小组做测定玻璃的折射率实验,所用器材有:玻璃砖、大头针、刻度尺、圆规、笔、白纸。(1)下列措施能够提高实验准确程度的有

;

A.选用两光学表面间距大的玻璃砖B.选用两光学表面平行的玻璃砖C.选用粗的大头针完成实验D.插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离适当大些AD(2)该小组用同一套器材完成了四次实验,记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如下图所示,其中实验操作正确的是

;

D(3)该小组选取了操作正确的实验记录,在白纸上画出光线的径迹,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,如图所示,则玻璃的折射率n=

。(用图中线段的字母表示)

解析

(1)在插针法测定玻璃的折射率实验中,使用两光学面间距大的玻璃砖能更准确地确定玻璃砖内光线的位置,有利于减小实验误差,而两光学面是否平行对测量折射率没有影响,选项A正确,B错误;插针时要求后插的针挡住先插的针或先插的针的像,故选用细一点的大头针能更准确地确定光线位置,提高实验精确度,选项C错误;实验中是根据同侧两枚大头针的连线来确定入射光线或出射光线,故距离大些更好,选项D正确。

(2)由题图可知实验使用的是平行玻璃砖,故出射光线应该与入射光线平行且不在一条直线上,选项A出射光线与入射光线在同一直线上,选项B、C中出射光线与入射光线不平行,故只有选项D正确。典题2(2024黑龙江哈尔滨三中校考模拟)如图1所示,某实验小组的同学在“测量玻璃的折射率”实验中,先将白纸平铺在木板上并用图钉固定,将玻璃砖平放在白纸上,然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa'和bb'。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)选出实验接下来要完成的必要步骤并按顺序填写选项前的序号

。

A.在玻璃砖另一侧插上大头针P3,使P3仅挡住P2的像B.在玻璃砖另一侧插上大头针P3,使P3挡住P1的像和P2的像C.在玻璃砖另一侧插上大头针P4,使P4仅挡住P3D.在玻璃砖另一侧插上大头针P4,使P4挡住P3、P1和P2的像BD(2)过P3、P4作直线交bb'于O',连接OO'。完成以上步骤后,实验小组内的同学采用不同的方式测量玻璃的折射率:①甲同学过O点作直线NN'垂直于aa'。多次改变入射角θ1,测出对应的折射角θ2,建立平面直角坐标系,作图像如图2所示,若图像的斜率表示玻璃的折射率,则图像的纵轴、横轴表示的物理量依次为

。

A.θ1、θ2 B.sinθ1、sinθ2C.sinθ2、sinθ1 D.tanθ2、tanθ1②如图3所示,乙同学以O点为圆心作圆,与入射光线AO、折射光线OO'分别交于E、F点,再过E、F点作NN'的垂线,垂足分别为G、H点,用刻度尺测得EG=2.32cm,FH=1.60cm,则该玻璃砖的折射率数值为

。

B1.45(3)一位同学在某次实验中,准确地画好玻璃砖的界面aa'和bb'后,不慎将玻璃砖向下平移了一些,如图4所示,而实验的其他操作均正确,则折射率的测量值

(选填“大于”“小于”或“等于”)准确值。

图4等于解析

(1)在直线AO上竖直地插上P1、P2两枚大头针,然后在玻璃砖另一侧插上大头针P3,使P3挡住P1的像和P2的像,最后在玻璃砖另一侧插上大头针P4,使P4挡住P3、P1的像和P2的像;故实验接下来要完成的必要步骤是BD。(2)①根据折射定律可得可得sin

θ1=nsin

θ2可知sin

θ1-sin

θ2图像的斜率表示玻璃的折射率,即图像的纵轴、横轴表示的物理量依次为sin

θ1、sin

θ2。故选B。(3)如图所示,实线表示将玻璃砖向下平移后实际的光路图,而虚线是作图时采用的光路图,通过比较发现入射角和折射角均没有变化,由折射定律可知,折射率的测量值等于准确值。考点二实验的改进与创新典题3(2023海南卷)用激光测玻璃砖折射率的实验中,玻璃砖与屏P平行放置,从另一侧用激光笔以一定角度照射,此时在屏上的S1处有激光点,移走玻璃砖,光点移到S2处,回答下列问题:(1)请画出激光束经玻璃折射后完整的光路图;(2)已经测出AB=l1,OA=l2,S1S2=l3,则折射率n=

(用l1、l2、l3表示);

见解析图

(3)若改用比宽ab更小的玻璃砖做实验,则S1、S2间的距离会

(选填“变大”“变小”或“不变”)。

变小

解析

(1)根据题意画出光路图如图所示。

(2)设在C点光线入射角为θ、折射角为α,则根据折射定律有nsin

θ=sin

α由于射入玻璃砖的入射角与射出玻璃砖的折射角角度相同,则S1S2=CB=l3(3)若改用比宽ab更小的玻璃砖做实验,则画出光路图如图。可看出S1、S2间的距离变小。典题4(2024七省适应性测试贵州物理)某实验小组在用激光笔测量半圆形玻璃砖折射率的实验中,足够长的光屏与半圆形玻璃砖的直边平行,O点为玻璃砖圆心,OO'为法线。当激光沿AO方向入射时,光屏上未出现光斑;当激光沿BO方向入射时,光屏上C点出现光斑,如图所示。(1)激光沿AO方向入射时,光屏上未出现光斑的原因是激光发生