15.4测量玻璃砖的折射率-2024年高考物理一轮复习100考点100讲

2024年高考一轮复习100考点100讲 第15章 光学 第15.4讲 测量玻璃砖的折射率实验 【知识点精讲】 [考纲解读]　 (1)会确定入射光线和折射光线，会画光路图。 (2)会计算折射率和折射率的平均值。 (3)知道入射角和折射角的其他确定方法。 (4)知道实验误差产生的原因和减小误差的方法。 【实验图解】 注意事项 1．玻璃砖应选用厚度、宽度较大的。 2．大头针要插得竖直，且间隔要大些。 3．入射角不宜过大或过小，一般在15°～75°之间。 4．玻璃砖的折射面要画准，不能用玻璃砖界面代替直尺画界线。 5．实验过程中，玻璃砖和白纸的相对位置不能改变。 【方法归纳】 方法一　计算法 通过测入射角和折射角，然后查数学用表。找出入射角和折射角的正弦值，再代入n＝中求玻璃的折射率。除用此方法之外，还有以下几种处理数据的方法。 方法二　图象法 根据折射定律可得n＝，因此有sin θ2＝sin θ1。在多次改变入射角，测量相对应的入射角和折射角并计算它们的正弦值的基础上，以sin θ1值为横坐标、以sin θ2值为纵坐标，建立直角坐标系，如图所示。描数据点，过数据点连线得一条过原点的直线，求解图线斜率，设斜率为k，则k＝，故玻璃砖折射率n＝。 方法三　单位圆法 在找到入射光线和折射光线以后，以入射点O为圆心，以任意长为半径画圆，分别与AO交于C点，与OO′(或OO′的延长线)交于D点，过C、D两点分别向NN′作垂线，交NN′于C′、D′，用直尺量出CC′和DD′的长，如图所示。 由于sin θ1＝，sin θ2＝。 而CO＝DO，所以折射率n1＝＝。 重复以上实验，求得各次折射率的计算值，然后求其平均值即为玻璃砖折射率的测量值。 【最新高考题精练】 1. （2023高考海南卷） 用激光测玻璃砖折射率的实验中，玻璃砖与屏P平行放置，从另一侧用激光笔以一定角度照射，此时在屏上的S1处有激光点，移走玻璃砖，光点移到S2处，回答下列问题： （1）请画出激光束经玻璃折射后完整的光路图_________； （2）已经测出AB = l1，OA = l2，S1S2= l3，则折射率n = _________（用l1、l2、l3表示）； （3）若改用宽ab更小的玻璃砖做实验，则S1S2间的距离会_________（填“变大”，“变小”或“不变”）。 2．（7分）（2023广东卷）某同学用激光笔和透明长方体玻璃砖测量玻璃的折射率，实验过程如下： （1）将玻璃砖平放在水平桌面上的白纸上，用大头针在白纸上标记玻璃砖的边界． （2）①激光笔发出的激光从玻璃砖上的点水平入射，到达面上的点后反射到点射出．用大头针在白纸上标记点、点和激光笔出光孔的位置． ②移走玻璃砖．在白纸上描绘玻璃砖的边界和激光的光路，作连线的延长线与面的边界交于点，如图（a）所示． （3）用刻度尺测量和的长度和．的示数如图（b）所示，为________．测得为． （4）利用所测量的物理量，写出玻璃砖折射率的表达式________．由测得的数据可得折射率为________（结果保留3位有效数字）． （5）相对误差的计算式为．为了减小测量的相对误差，实验中激光在点入射时应尽量使入射角________． 【最新模拟题精练】 1. (2023·江苏淮安市模拟)某同学用半圆柱玻璃砖做测量玻璃的折射率实验，他的操作步骤如下： A．用毫米刻度尺量出半圆柱玻璃砖的直径d，算出半径r＝，然后确定圆心的位置，记在玻璃砖上； B．在白纸上画一条直线作为入射光线，并在入射光线上插两枚大头针P1和P2； C．让入射光线与玻璃砖的直径垂直，入射光线经过圆心O； D．以圆心O为轴，缓慢逆时针转动玻璃砖，同时调整视线方向，直到从AB下方恰好看不到P2和P1的像，然后沿半圆柱玻璃砖直径画一条直线AB，并作出光路图，如图所示． (1)看不到P2和P1的像是因为发生了________； (2)只使用毫米刻度尺，还需要测量________(选填“OD”或“CD”)的长度，记作l； (3)玻璃砖折射率的表达式n＝________. 2.　(2023·河南平顶山市龙河实验高级中学模拟)实验室有一块长方体透明介质，截面如图中ABCD所示．AB的长度为l1，AD的长度为l2，且AB和AD边透光，而BC和CD边不透光，且射到这两个边的光线均被全部吸收．现让一平行光束以入射角θ1射到AB面上，经折射后AD面上有光线射出，甲、乙两同学分别用不同方法测量该长方体介质的折射率． (1)甲同学的做法是：保持射到AB面上光线的入射角不变，用遮光板由A点沿AB缓慢推进，遮光板前端推到P时，AD面上恰好无光线射出，测得AP的长度为l3，则长方体介质的折射率可表示为n＝________； (2)乙同学的做法是：缓慢调节射到AB上光线的入射