第13章 实验17 测定玻璃的折射率(教参)-【名师导航】2024年高考物理一轮总复习(新教材新高考)通用版

实验十七　测定玻璃的折射率 教材原型实验　 　实验原理与操作 [典例1]　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)下列措施能够提高实验准确程度的是________(填选项前的字母)。 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________(填选项字母)。 A　　　　　B　　　　C　　　　D (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)。 [解析]　(1)为了提高实验准确程度，在实验过程中应选用两光学表面间距大的玻璃砖，选用细的大头针且插在玻璃砖同侧的大头针的间距尽量大些，所以A、D正确。 (2)入射光线和出射光线应平行且不在一条直线上，D正确。 (3)根据折射率公式得n＝＝＝。 [答案]　(1)AD　(2)D　(3) 　本实验的两个关键点 (1)光线：通过入射点和出射点确定折射光线，从而找出入射角与折射角。 (2)误差：主要取决于出射点的精确程度。出射点是两条线直接相交而得：一是边界线，二是出射光线。 　数据处理与误差分析 [典例2]　(2023·辽宁师大附中检测)如图所示，在用插针法测量玻璃折射率的实验中，两位同学先把方格纸固定在木板上，在方格纸上画出一条直线aa′作为界面(线)，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。再把玻璃砖放到方格纸上，画出玻璃砖的下界面bb′的位置。在直线AO上插两枚大头针P1和P2，再在玻璃砖的另一侧插上大头针P3和P4。确定光路后利用折射定律计算折射率。 (1)关于本实验，下列说法正确的是________； A．实验时入射角应适当大些 B．为了减小误差，插大头针时应使P1和P2、P3和P4的间距小一些 C．插大头针P4时，应使P4同时挡住P3和P1、P2的像 D．该实验原理只能测量两面平行的玻璃砖的折射率 (2)利用上述方格纸上的实验记录，计算此玻璃砖的折射率为________；(答案可以用分数或根号表示) (3)若某同学在插大头针时将P1插到了入射光线的左侧一点的位置(偏差很小)，其他操作均没有错误，则该同学测出的折射率________。(选填“偏大”“偏小”或“不变”) [解析]　(1)实验时入射角应适当大些，可以减小误差，A项正确；为了减小误差，插大头针时应使P1和P2、P3和P4的间距大一些，B项错误；光在同一均匀介质中沿直线传播，所以插大头针P4时，应使P4同时挡住P3和P1、P2的像，C项正确；该实验原理不仅能测量两面平行的玻璃砖的折射率，也可以测两面不平行的玻璃砖的折射率，故D错误。 (2)光路图如图所示。 在光路图中利用方格构造三角形，由图得sin θ1＝，sin θ2＝，根据折射定律，有n＝＝。 (3)若某同学在插大头针时将P1插到了入射光线的左侧一点的位置(偏差很小)，其他操作均没有错误，则折射角变大，故玻璃砖折射率偏小。 [答案]　(1)AC　(2)　(3)偏小 拓展创新实验　 　实验原理创新 [典例3]　(2022·湖北黄冈模拟)制作近视眼镜时需要控制镜片的厚度。某同学猜想：制作相同度数的眼镜，镜片的厚度与其材料的折射率相关。为探究该猜想，他找来度数相同、镜片厚度不同的两副眼镜，以及两个形状相同的半圆形玻璃砖1(与厚镜片材质相同)和玻璃砖2(与薄镜片材质相同)。设计了如下实验： a．用刻度尺测出半圆形玻璃砖的直径D； b．在木板上固定一张白纸，将玻璃砖水平放置在白纸上，用笔描出砖的边界，移走玻璃砖，在纸上标出圆心O、直径AB、AB的垂线OC； c．将玻璃砖1放在白纸上，使之与边界完全重合，用长直刻度尺MN紧靠A点并与AB垂直放置； d．调节激光器，使光线沿PO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点的距离x1，右侧亮点到A点的距离x0。 e．移走玻璃砖1，将玻璃砖2置于玻璃砖1原来位置，使光线仍沿PO方向射向圆心O，并使长直刻度尺MN的左右两端均出现亮点，并记下左侧亮点到A点的距离x2。 (1)画出步骤d、e 中对应的光路图； (2)玻璃砖1的折射率可表示为________； (3)测得x1>x2，可知厚镜片材质的折射率比薄镜片材质的折射率________(选填“大”或“小”)。该实验主要采用的实验方法是________(选填“放大法”“理想实验法”或“替