第07讲 测量玻璃的折射率模型--2024年高考物理一轮复习模型及秒杀技巧一遍过

2024年高考物理一轮复习模型及秒杀技巧一遍过 模块11 热学、光学各模块大招 第07讲 测量玻璃的折射率模型 （原卷版） 目录 【内容一】 几种介质的折射率 1 【内容二】 测定玻璃的折射率完整过程 3 【内容三】 数据分析技巧 5 技巧总结 技巧总结 折射率 1.定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率。用符号 n 表示。 2.定义式: ， 说明： （1）n的大小与θ1和θ2无关，与介质和入射光的频率有关，对于确定的介质，n是定值，不能说n∝sinθ1或n∝1/sinθ2， （2）折射率无单位，任何介质的折射率皆大于1 （3）折射率反映介质对光的偏折作用，n越大光线偏折越厉害。 (4)光从一种介质进入另一种介质时,折射角与入射角的大小关系不要一概而论,要视两种介质的折射率大小而定。 (5)当光从折射率小的介质斜射入折射率大的介质时,入射角大于折射角,当光从折射率大的介质斜射入折射率小的介质时,入射角小于折射角。 几种介质的折射率： 真空的折射率为 1，空气的折射率近似为 1 测定玻璃的折射率 一、实验目的 测定玻璃的折射率。 二、实验原理 用插针法确定光路，找出跟入射光线相对应的出射光线，用量角器测入射角θ1和折射角θ2，根据折射定律计算出玻璃的折射率 三、实验器材 长方形玻璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器、三角板(或直尺)、铅笔。 四、实验步骤 （1）铺纸（将白纸用图钉固定在木板上）； （2）在白纸上画一条线a作为界面，过a上的一点O（作为入射点）画法线NN′，并画AO作为入射光线； （3）把玻璃砖放在白纸上，使它的一边与a对齐（确保O为实际入射点） ，确定玻璃砖的另一界面a′（确保出射点准确） ； （4）在直线AO上竖直插大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线让P2挡住P1的像。再在另一侧竖直插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3、P2、P1的像，记下P3、P4位置； （5）移去大头针和玻璃砖，过P3、P4所在处作直线DC与a′交于O′（作为实际出射点），直线O′D代表沿AO方向的入射光通过玻璃砖后的传播方向； （6）连接OO′，入射角1=∠AON ，折射角2＝ ∠N′OO′，用量角器量出入射角和折射角，求出对应的正弦值，记录在表格中； （7）用上述方法求出入射角分别为300、450、600时的折射角，查出它们的正弦值，填入表格中； （8）算出不同入射角时的入射角与折射角的正弦比值，最后求出几次实验的平均值为折射率. 五、数据处理 1．平均值法 算出不同入射角时的比值，最后求出在几次实验中所测的平均值，即为玻璃砖的折射率。 2．图象法 以sin θ1值为横坐标、以sinθ2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k，，故玻璃砖折射率。 3．作图法 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、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，且CO＝DO，所以折射率。 六、注意事项 (1)实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且P1和P2之间，P2与O点之间，P3与P4之间，P3与O′点之间距离要稍大一些。 (2)入射角θ1应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜太大，也不宜太小。 (3)在操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁面。更不能把玻璃砖界面当尺子画界线。 (4)在实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。 (5)玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5 cm以上。若宽度太小，则测量误差较大。 七、误差分析 (1)入射光线和出射光线确定得不够精确，因此要求插大头针时，两大头针间距应适当大一些。 (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。 模型演练 例1．（1）在下列学生实验中，需要用到打点计时器和天平的实验有 ； A．“探究小车速度随时间变化的规律”    B．“探究加速度与力、质量的关系” C． “用单摆测量重力加速度的大小”    D．“探究两个互成角度的力的合成规律” （2）某同学利用如图所示的气垫导轨装置“验证机械能守恒定律”。实验时，将气垫导轨调至水平，在气垫导轨上安装了一光电门，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过轻质定滑轮与托盘相连。测出遮光条初始位置到光电门的距离l，遮光条的宽度d，托盘和砝码的总质量m1，滑块和遮光条的总质量m2，释放滑块，读出遮光条通过光电门的时间∆t。 ①