第14章 实验17 测量玻璃的折射率（word教参）-【正禾一本通】2024高考物理高三一轮总复习高效讲义（新教材新高考）

实验十七　测量玻璃的折射率 【实验目的】 　1．测量玻璃的折射率。2．学会用插针法确定光路。 备考第1步——理清实验过程，注意实验事项 一、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，从而求出折射光线OO′和折射角θ2，再根据n＝或n＝ 算出玻璃的折射率。 二、实验器材 白纸、图钉、大头针、直尺、铅笔、量角器、平木板、长方形玻璃砖。 三、实验步骤 1．如图所示，把白纸铺在木板上。 2．在白纸上画一直线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。 3．把长方形玻璃砖放在白纸上，并使其长边与aa′重合，再用直尺画出玻璃砖的另一边bb′。 4．在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2。 5．从玻璃砖bb′一侧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的像挡住。再在bb′一侧插上两枚大头针P3、P4，使P3能挡住P1、P2的像，P4能挡住P3本身及P1、P2的像。 6．移去玻璃砖，在拔掉P1、P2、P3、P4的同时分别记下它们的位置，过P3、P4作直线O′B交bb′于O′。连接O、O′，OO′就是玻璃砖内折射光线的方向。∠AON为入射角，∠O′ON′为折射角。 7．改变入射角，重复实验。 四、注意事项 1．实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。 2．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O′之间距离要稍大一些。 3．入射角θ1不宜太大(接近90°)，也不宜太小(接近0°)。θ1太大时反射光较强，出射光较弱；太小时入射角、折射角测量的相对误差较大。 4．要先画直线aa′，放上玻璃砖后再画bb′直线，不要放上玻璃砖后再画aa′，以免入射点O的位置有误差。 五、数据处理 1．计算法：用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，算出不同入射角时的，并取平均值。 2．图像法：改变不同的入射角θ1，测出不同折射角θ2，作sin θ1­sin θ2图像，由n＝可知图像应为直线，如图所示，其斜率就是玻璃的折射率。 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，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。 六、误差分析 1．确定入射光线、出射光线时的误差。故玻璃砖两侧所插两枚大头针间距离宜大点。 2．测量入射角与折射角时的误差。故入射角不宜过小，但也不宜过大，过大则反射光较强，出射光较弱。 备考第2步——研典题破重难，透析高考考法 层级1 基础实验过关 【典例引领】 【例1】 在“测量玻璃的折射率”的实验中，实验小组在白纸上放好玻璃砖MNQP，画出玻璃砖与空气的两个界面aa′和bb′(如图)，在玻璃砖的一侧插上大头针P1。 (1)接下来他们要完成的步骤正确的是______。 A．在玻璃砖的另一侧插上大头针P2，使P2挡住P1的像，撤去玻璃砖，拔出大头针，描绘出光路图； B．在玻璃砖的另一侧插上大头针P2和P3，使P2、P3均能挡住P1的像，撤去玻璃砖，拔出大头针，描绘出光路图； C．在P1的同侧插上大头针P2，在玻璃砖的另一侧插上大头针P3，使P3能同时挡住P1和P2的像，撤去玻璃砖，拔出大头针，描绘出光路图； D．在P1的同侧插上大头针P2，眼睛在另一侧看两个大头针，使P2把P1挡住，在玻璃砖的另一侧插上大头针P3和P4，使P3能同时挡住P1和P2的像，使P4能同时挡住P3以及P1和P2的像，撤去玻璃砖，拔出大头针，描绘出光路图； (2)某次实验中，实验小组一直无法透过玻璃砖看到另一侧的两枚大头针重叠在一起，这可能是因为______。 A．沿两枚大头针的光线没能射入玻璃砖 B．沿两枚大头针的光线在进入玻璃砖之后直接从MP或NQ侧面射出了 C．沿两枚大头针的光线在玻璃砖aa′或bb′界面发生了全反射 (3)实验小组内的三位学生在实验中 ①第一位学生在纸上正确画出了玻璃砖的两个折射面aa′和bb′，因不慎碰动了玻璃砖，使它向aa′方向平移了一点(如图1所示)，以后的操作都正确无误，并仍以aa′和bb′为折射面画出了光路图，这样测出的折射率n的值将______(填“偏大”“偏小”或“不变”)。 ②第二位学生为了避免笔尖触划玻璃砖的折射面，画出的aa′和bb′都比实际的折射面向外侧平移了一些(如图2所示)以后的操作都正确无误，并仍以aa′和bb′为折射面画出了光路图，这样测出的折射率n的值将________(填“偏大”“偏小