第14章 第6讲 实验：测定玻璃的折射率（Word教参）-【新高考方案】2024高考物理一轮复习（老教材 新高考）

第6讲　实验：测量玻璃的折射率 一、基本原理与操作 原理装置图 操作要领 折射率n＝ (1)铺白纸、画线 ①将白纸用图钉固定在木板上 ②画出两边界线aa′和bb′、法线NN′、入射光线AO (2)插针与测量 ①在AO上插上两枚大头针P1、P2，在玻璃砖另一侧通过观察插上大头针P3、P4 ②移去玻璃砖和大头针，连接P3、P4交bb′于O′，连接OO′ ③测出入射角θ1、折射角θ2 二、实验核心关键点 1．数据处理 (1)计算法：用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin 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，测出不同的折射角θ2，作出sin θ1-sin θ2的图像，由n＝可知图像应是过原点的直线，如图所示，其斜率为折射率。 (3)“单位圆法”：以入射点O为圆心，以一定的长度R为半径画圆，交入射光线AO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。 2．注意事项 (1)玻璃砖要用厚度较大的。 (2)入射角不宜过大或过小，一般控制在30°到60°之间。 (3)大头针要竖直插在白纸上，且距离应适当大一些。 (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。 3．误差分析 (1)入射光线、出射光线确定的准确性造成误差，故入射侧、出射侧所插两枚大头针间距应大一些。 (2)入射角和折射角的测量造成误差，故入射角应适当大些，以减小测量的相对误差。 一、基础考法保住分 考查点(一)　实验原理与操作 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)下列哪些措施能够提高实验准确程度________。 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下图所示，其中实验操作正确的是________。 (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)测玻璃的折射率关键是根据入射光线和出射光线确定在玻璃中的传播光线，因此选用光学表面间距大的玻璃砖以及使插在玻璃砖同侧两枚大头针的距离大些都有利于提高实验准确程度，减小误差；两光学表面是否平行不影响折射率的测量，为减小误差，应选用细长的大头针，故A、D正确，B、C错误。 (2)由题图可知，选用的玻璃砖两光学表面平行，则入射光线与出射光线平行，由光线在空气中的入射角大于玻璃中的折射角，画图可知正确的图为D。 (3)如图所示，玻璃的折射率 n＝， 又sin i＝，sin r＝， 故n＝。 答案：(1)AD　(2)D　(3) 考查点(二)　数据处理与误差分析 2．如图所示，在“测定玻璃的折射率”的实验中，当光线AO以一定入射角穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找到跟入射光线AO对应的出射光线O′B，从而确定玻璃中的折射光线OO′。 (1)在图中标记了四个角，分别为θ1、θ2、θ3、θ4，则玻璃的折射率n＝________。 (2)下列措施中，不能减小实验误差的是________。 A．玻璃砖界面aa′与bb′间的距离适当大些 B．入射角要尽量小些 C．大头针应竖直地插在纸面上 D．大头针P1与P2、P3与P4的间距要适当远些 解析：(1)由折射定律可知，玻璃的折射率n＝。 (2)玻璃砖界面aa′与bb′间的距离适当大些，可减小实验误差；入射角太小，则角度的测量会产生较大误差；大头针应竖直地插在纸面上，可减小实验误差；大头针P1与P2、P3与P4的间距要适当远些，这样可减小标记入射光线以及折射光线时的误差。故选B。 答案：(1)　(2)B 3．做测定玻璃折射率实验时，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 i-sin r图像如图甲所示，则下列判定正确的是________。 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为45° (2)乙组同学先画出图乙所示的坐标系，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 c