第14章 实验十二 测定玻璃的折射率（教师word）-2023老教材老高考物理【导学教程】新编大一轮总复习（人教版）

实验十二　测定玻璃的折射率 [对应学生用书P284] 1．实验目的 测定玻璃的折射率，学会用插针法确定光路。 2．实验原理 如图所示，当光线AO以一定的入射角θ1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，从而画出折射光线OO′，求出折射角θ2，再根据n＝或n＝计算出玻璃的折射率。 3．实验器材 木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、三角板、铅笔。 4．实验步骤 (1)用图钉把白纸固定在木板上。 (2)在白纸上画一条直线aa′，并取aa′上的一点O为入射点，作过O点的法线MM′。 (3)画出线段AO作为入射光线，并在AO上插上P1、P2两根大头针。 (4)在白纸上放上玻璃砖，使玻璃砖的一条长边与直线aa′对齐，并画出另一条长边的对齐线bb′。 (5)眼睛在bb′的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向，使P1的像被P2的像挡住，然后在眼睛这一侧插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，再插上P4，使P4挡住P3和P1、P2的像。 (6)移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P3、P4的针孔位置确定出射光线O′B及出射点O′，连接O、O′得线段OO′。 (7)用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin θ2。 (8)改变入射角，重复实验，算出不同入射角时的，并取平均值。 5．数据处理 (1)计算法：用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin θ2。算出不同入射角时的，并取平均值。 (2)作sin θ1­sin θ2图象：改变不同的入射角θ1，测出不同的折射角θ2，作sin θ1­sin θ2的图象，由n＝可知图象应是过原点的直线，如图所示，其斜率为折射率。 (3)“单位圆”法确定sin θ1、sin θ2，计算折射率n。 以入射点O为圆心，以一定的长度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，sin θ1＝，sin θ2＝，OE＝OE′＝R，则n＝＝。只要用刻度尺量出EH、E′H′的长度就可以求出n。 6．注意事项 (1)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之间距离要稍大一些。 (2)入射角θ1不宜太大(接近90°)，也不宜太小(接近0°)。太大：反射光较强，折射光较弱；太小：入射角、折射角测量的相对误差较大。 (3)操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁光学面，更不能把玻璃砖界面当尺子画界线。 (4)实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。 (5)玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5 cm以上，若宽度太小，则测量误差较大。 [对应学生用书P285] 热点一　原型实验 [例1]　(2021·临沂高三模拟)在“测定玻璃的折射率”的实验中 (1)小朱同学在实验桌上看到方木板上有一张白纸，白纸上有如图甲所示的实验器材，他认为还少了一种器材，请你写出所缺器材的名称：________。老师将器材配齐后，他进行实验，图乙是他在操作过程中的一个状态，请你指出第四枚大头针应在图乙中的位置________(填“A”“B”或“C”)。 (2)小红利用方格坐标纸测定玻璃的折射率，如图丙所示，AO是画在纸上的直线，她在直线AO适当位置竖直插上P1、P2两枚大头针，放上半圆形玻璃砖，使其圆心与O重合，然后插上P3、P4两枚大头针，以确定折射光线。其中她确定P3大头针位置的方法应当是________。操作完成后，她用圆规作了一个以O为圆心、半径与玻璃砖半径相同的半圆(如图丙中虚线所示)，则她测出玻璃的折射率n＝________。 解析　(1)在实验桌上看到方木板上有一张白纸，白纸上有如图甲所示的实验器材，还缺少刻度尺； 依据光的折射定律，及玻璃砖上下表面平行，那么出射光线与入射光线相互平行，因此第四枚大头针应在图乙中的位置B处； (2)透过玻璃砖看，P3大头针挡住P1、P2两枚大头针的像； 如图，作出法线，过圆与入射光线与折射光线的交点作法线的垂线CA和DB，由数学知识得：入射角和折射角的正弦值分别为：sin i＝，sin r＝ 其中CO＝DO，则折射率n＝＝＝＝1.5。 答案　(1)刻度尺　B　(2)挡住P1、P2的像　1.5 热点二　创新实验 本实验的常见创新如下 实验设计的创新 利用激光笔结合标尺分析光点的位置变化替代插针法 实验器材的创新 由测液体的折射率替代测玻璃砖的折射率 [例2]　(2021·郑州高三模拟)某同学为了测量玻璃砖的折射率，准备了下列器材：激光笔、直尺、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