第15章 实验16 测定玻璃的折射率（word教参）-【正禾一本通】2024高考物理高三一轮总复习高效讲义（老教材老高考）

实验十六　测定玻璃的折射率　对应学生用书P363 【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、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 θ1－sin 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。 五、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。,【注意事项】 [实验器材]　　　 　 玻璃砖应选用厚度较大的，宜在5 cm以上，若厚度太小，则测量误差较大。 [实验步骤]　　　 　 ①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。 ②实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。 ③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。 ④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，出射光较弱；太小：入射角、折射角测量的相对误差较大。 ⑤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。 [数据处理]　　 　　 　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】某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，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OA上竖直地插上P1、P2两枚大头针。 (1)(多选)该同学接下来要完成的必要步骤有(　　) A．插上大头针P3，使P3仅挡住P2的像 B．插上大头针P3，使P3挡住P1的像和P2的像 C．插上大头针P4，使P4仅挡住P3的像 D．插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像 (2)过P3、P4作直线交bb′于O′，过O′作垂直于bb′的直线NN′，连接OO′。测量图甲中角α和β的大小，则玻璃砖的折射率n＝________。 (3)该同学在实验中将玻璃砖界面aa′和bb′的间距画得过宽。若其他操作正确，则折射率的测量值______(选填“大于”“小于”或“等于”)准确值。　 答案：(1)BD　(2)　(3) 小于 【跟踪训练】 1．小张同学利用“插针法”测定玻璃的折射率。 (1)小张将玻璃砖从盒子拿出放到白纸上，图示操作较为规范与合理的是__________。 (2)小张发现玻璃砖上下表面不一样，一面是光滑的，一面是磨砂的，小张要将玻璃砖选择________(填“磨砂的面”或“光滑的面”)与白纸接触的放置方法进行实验较为合理。 (3)小张正确操作插好了4枚大头针，如图所示，请帮助小张画出正确的光路图。然后进行测量和计算，得出该玻璃砖的折射率n＝____________(保留3位有效数字)。 解析：(1)玻璃砖的光学面不能用手直接接触，接触面的