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)广东专版

　测定玻璃的折射率 教材原型实验　 　实验原理与操作 [典例1]　某小组做测定玻璃折射率的实验，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，多选)。 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·广东揭阳模拟)如图所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率。在平铺的白纸上垂直纸面插大头针P1、P2确定入射光线，并让入射光线过圆心O，在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，连接OP3，图中MN为分界线，虚线半圆与玻璃砖对称，B、C分别是入射光线、折射光线与圆的交点，AB、CD均垂直于法线并分别交法线于A、D两点。 (1)设AB的长度为l1，AO的长度为l2，CD的长度为l3，DO的长度为l4，为较方便地表示出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量________，则玻璃砖的折射率可表示为n＝________。 (2)该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将______(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。 [解析]　(1)sin θ1＝，sin θ2＝，玻璃砖的折射率n＝＝＝，因此只需测量l1和l3即可。 (2)玻璃砖顺时针转过一个小角度，在处理数据时，认为l1是不变的，即入射角不变，而l3较实际值减小，所以测量值n＝将偏大。 [答案]　(1)l1和l3　　(2)偏大 [跟进训练] 1．如图甲所示，某同学用“插针法”测定一块两面不平行的玻璃砖的折射率，以下是几个主要的操作步骤： 甲　　　　　乙 a．在水平木板上固定白纸，将玻璃砖放在白纸上； b．用笔沿玻璃砖的边缘画界面AA′和BB′(如图甲所示)； c．在AA′上方竖直插入大头针P1、P2； d．在BB′下方竖直插入大头针P3、P4，使P1、P2、P3、P4在一条直线上(如图甲所示)。 (1)以上步骤有错误的是________(填步骤前的字母，多选)。 (2)改正了错误操作并进行正确的操作和作图后，该同学作出的光路图如图乙所示，其中P1P2垂直于AA′，测量出了θ、β的角度，则该玻璃砖的折射率n＝________。 [解析]　(1)由“插针法”测定玻璃砖的折射率实验中的注意事项可知，不能用玻璃砖的光学边界(即边缘)代替直尺，可知b步骤错误；在BB′下方竖直插针P3、P4时，应使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3本身及P1、P2的像，由于AA′与BB′不平行，可知P3、P4所在直线与P1、P2所在直线不平行，且不在同一直线上，故d步骤错误。 (2)n＝＝。 [答案]　(1)bd　(2) 2．做测量玻璃折射率实验时，同学们被分成若干实验小组，以下是其中两个实验小组的实验情况： (1)甲组同学在实验时，用他们测得的多组入射角i与折射角r作出sin i­sin r图像如图1所示，则下列判断正确的是________(多选)。 图1　　　　　　　图2　　　 A．光线是从空气射入玻璃的 B．该玻璃的折射率约为0.67 C．该玻璃的折射率约为1.5 D．该玻璃置于空气中时临界角约为45° (2)乙组同学先画出图2所示的坐标系，再在y<0区域放入某介质(以x轴为界面)，并通过实验分别标记了折射光线、入射光线、反射光线通过的一个点，它们的坐标分别为A(8,3)、B(1，－4)、C(7，－4)，则： ①入射点O′(图中未标出)的坐标为________。 ②通过图中数据可以求得该介质的折射率n＝________。