2022届高考物理一轮突破实验二十 测量玻璃的折射率

3.0 envi 2024-12-31 4 4 378.43KB 7 页 3知币
侵权投诉
实验二十　测量玻璃的折射率
【实验过程】
　(1)画线：把白纸用图钉钉在木板上，在白纸上画直线 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，使入射角 θ1
适当大些，如图所示。
(2)放玻璃砖：把长方形玻璃砖放在白纸上，使其长边与 aa′重合，再用直尺画出
玻璃砖的另一边 bb′。实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。操作时
手不能触摸玻璃砖光洁的光学面，也不能把玻璃砖界面当尺子画界线。
(3)插针：在 AO 线上竖直地插两枚大头针 P1、P2，在玻璃砖的 bb′一侧白纸上竖
直地立一枚大头针 P3，调整视线，同时移动大头针 P3的位置，当 P3恰好能同时
挡住玻璃砖 aa′一侧所插的大头针 P1、P2的像时，把大头针 P3插好。在玻璃砖
bb′一侧再竖直地插一枚大头针 P4，使 P4能挡住 P3本身，同时也能挡住 P1、P2的
像。
实验时，应尽可能将大头针竖直插在纸上，且 P1和P2之间、P3和P4之间、P2与
O、P3与bb′之间距离要稍大一些。
(4)量角：记下 P3、P4的位置，移去玻璃砖，拔去大头针，过 P3、P4连一条直线
BO′交bb′于O′点，连接 OO′，OO′就是入射光线 AO 在玻璃砖内的折射光线，折
射角为 θ2，用量角器量出入射角 θ1和折射角 θ2的大小。θ1不宜太大(接近 90°)，
也不宜太小(接近 0°)。
(5)重复：改变入射角 θ1，重复上面的步骤再做 3～4次，量出相应的入射角和折
射角。
(6)计算：根据 n＝算出每一次的测量值，然后取平均值得到玻璃的折射率。
【数据处理】
1．计算法：通过多次测量入射角和折射角，得出多组入射角和折射角的正弦值，
再代入 n＝中求出多个 n的值，然后取其平均值，即为玻璃砖的折射率。
2．单位圆法：
(1)以入射点 O为圆心，以一定长度 R为半径画圆，交入射光线 OA 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′，分别交
NN′于点 H、H′，如图所示。
(2)由图中关系知 sin θ1＝，sin θ2＝，OE＝OE′＝R，则 n＝＝，只要用刻度尺测
出EH、E′H′的长度就可以求出玻璃砖的折射率 n。
3．图象法：求出多组对应的入射角与折射角的正弦值，作出 sin θ1sin θ2图象，
由n＝可知图象应为直线，如图所示，其斜率为折射率。
【误差分析】
　(1)入射光线、出射光线确定的准确性造成误差，故入射侧、出射侧所插两枚
大头针间距应大一些。
(2)入射角和折射角的测量造成误差，故入射角应适当大些，以减小测量的相对
误差。
【注意事项】
1．实验中，玻璃砖在纸上的位置不可移动。
2．不能用手触摸玻璃砖光洁的光学面，更不能把玻璃砖当尺子用。
3．大头钉应竖直插在白纸上，且玻璃砖每一侧两枚大头针 P1与P2间、P3与P4
间的距离应适当大些，以减小确定光路方向时造成的误差。
4．实验中入射角不宜过小或过大，否则会使测量误差增大。
【实验创新】
　本实验关键是找出对应入射光线的出射光线，从而画出光在玻璃中的折射光
线。多考查对实验原理的理解、实验操作的把握和数据的处理。本实验的创新
有以下几点：
(1)测其他形状玻璃砖的折射率
“测定玻璃折射率”实验中，也可以用三棱镜、半圆形玻璃砖等进行测量。实验
中只要利用“插针法”定出入射光线和出射光线，其与界面的交点就是入射点
和出射点，连接入射点和出射点就能作出折射光线，一样可以测出折射率。光
路图如图所示。
(2)测量液体的折射率
除了测量各种玻璃砖的折射率外，也可以测量液体的折射率。介质、测量方法
及所用仪器都发生变化。
教材原型实验
【典例1】(2019·天津高考)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)下列哪些措施能够提高实验准确程度________。
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尽量大些
(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
的孔洞如图所示，其中实验操作正确的是________。
(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)
创新型实验
类型一　测其他形状玻璃砖的折射率
【典例2】 (多选)(2020·沈阳模拟)如图所示，某同学设计了一个用刻度尺测半
圆形玻璃砖折射率的实验，他进行的主要步骤是：①用刻度尺测玻璃砖的直径
AB 的大小 d；②先把白纸固定在木板上，将玻璃砖水平放置在白纸上，用笔描
出玻璃砖的边界，将玻璃砖移走，标出玻璃砖的圆心 O、直径 AB 及AB 的法线
OC；③将玻璃砖放回白纸的原处，长直尺 MN 紧靠 A点并与直径 AB 垂直放置；
④调节激光器，使光线从玻璃砖圆弧面沿半径方向射向圆心 O，并使长直尺
MN 的左右两端均出现亮点，记下左侧亮点到 A点距离 x1，右侧亮点到 A点的
距离 x2。则下列说法正确的是(　　)
2022届高考物理一轮突破实验二十 测量玻璃的折射率.docx

共7页,预览3页

还剩页未读， 继续阅读

相关推荐

更多
立即下载
作者：envi 分类：高中 价格：3知币 属性：7 页 大小：378.43KB 格式：DOCX 时间：2024-12-31

开通VIP享超值会员特权

  • 多端同步记录
  • 高速下载文档
  • 免费文档工具
  • 分享文档赚钱
  • 每日登录抽奖
  • 优质衍生服务

作者详情

相关内容

更多

推荐作者

热门标签

大联考 高考地理 英语真题 听力 语法填空 石家庄 数学竞赛 读后续写 英语阅读 深圳中学
/ 7
评分 收藏
分享
立即下载
客服
关注