第十四章 实验十四 测量玻璃的折射率-【金版教程】2024高考物理一轮复习解决方案全书word（新教材）

金版教程 高考科学复习解决方案 物理 实验　测量玻璃的折射率 测量玻璃的折射率。 如图所示，用插针法确定入射角和折射角，根据n＝计算玻璃的折射率。 两侧面平行的玻璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器、刻度尺、铅笔。 1．把白纸用图钉钉在木板上。 2．用刻度尺在纸面上作一条直线aa′，过aa′上一点O作垂直于aa′的线段NN′，再过O点作一条线段AO，并使∠NOA即θ1适当大些。 3．在AO线上竖直地插两枚大头针P1、P2，并使间距适当大些，在白纸上沿直线aa′放上被测玻璃砖。 4．沿玻璃砖的另一个侧面再作一条直线bb′。 5．在玻璃砖的bb′一侧白纸上竖直地插一枚大头针P3，使P3恰好能同时挡住aa′一侧所插的大头针P2、P1的像。接着，在玻璃砖的bb′一侧再竖直地插一枚大头针P4，使P4能挡住P3本身以及P1、P2的像。 6．标记下P1、P2、P3、P4的位置，移去玻璃砖，拔去大头针，过P3、P4作一条直线O′B，交bb′于O′点，连接OO′就是入射光线AO在玻璃砖内的折射光线，折射角为θ2。 7．用量角器量出入射角θ1和折射角θ2的大小，记入表格内。 8．用上述方法分别测出入射角是15°、30°、45°、60°和75°时的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，记入表格里。算出各不同入射角时的值，求出它们的平均值，就是这块玻璃的折射率。 求折射率的四种方法 1．计算法：用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，算出不同入射角时对应的，并取平均值。 2．图像法：多次改变入射角θ1，测出对应的折射角θ2，作sin θ1－sin θ2图像，由n＝可知图像应为一条过原点的直线，如图所示，其斜率就是玻璃的折射率。 3．辅助线段法：利用直尺作辅助线，测出辅助线的长度，求玻璃的折射率。 如图所示，作辅助线AB垂直于OB，量出、，作辅助线CD垂直于OD，量出、，则sin θ1＝，sin θ2＝，即可求出：n＝＝。 4．“单位圆法”：以入射点O为圆心，以适当长度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交NN′于H点，过E′作NN′的垂线E′H′交NN′于H′点。如图所示，sin θ1＝，sin θ2＝，＝＝R，则n＝＝。只要用刻度尺量出、的长度就可以求出n。 1．实验时，将大头针尽可能竖直地插在纸板上，并且使P1与P2之间、P3与P4之间距离适当大一些，这样可以减小确定光路方向时出现的误差。 2．入射角θ1应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜太大，太大会导致反射光太强、折射光太弱，不易确定P3、P4的位置。 3．在操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁光学面，更不能把玻璃砖当尺子画界线。 4．在实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。 考点一　教材原型实验 例1　某小组同学用插针法测定玻璃砖的折射率，实验装置如图甲所示。 (1)关于实验操作，下列说法中正确的是________。 A．若P1、P2的距离较大时，通过玻璃砖会看不到P1、P2的像 B．为减小测量误差，P1、P2的连线与法线NN′的夹角应尽量小些 C．为了减小作图误差，P3和P4的距离应适当取大些 D．若P1、P2的连线与法线NN′夹角较大时，有可能在bb′面发生全反射，所以在bb′一侧就看不到P1、P2的像 (2)甲、乙二位同学在纸上画出的界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系分别如图乙中①、②所示，其中甲同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖。他们的其他操作均正确，且均以aa′、bb′为界面画光路图。则甲同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)；乙同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。 [答案]　(1)C　(2)偏小　不变 [解析]　(1)由题图甲可知，aa′面与bb′面平行，则光线OO′在bb′面的入射角为θ2，根据光路可逆性原理可知，光线一定会从下表面射出，光线不会在玻璃砖的内表面发生全反射，则即使P1、P2的距离较大或θ1较大，通过玻璃砖仍然可以看到P1、P2的像，A、D错误；为减小测量误差，入射角应适当大一些，则P1、P2的连线与法线NN′的夹角应适量大些，B错误；为了减小作图误差，P3和P4的距离应适当取大些，C正确。 (2)图①甲同学测定折射率时，作出的折射光线如图中虚线所示，实线表示实际光线，可见测得的折射角偏大，则由折射定律可知，甲同学测得的折射率与真实值相比将偏小；图②测折射率时，主要操作正确，与玻璃砖形状无关，故乙同学测得的折射率与真实值相比不变。 [对点跟进训练] (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