2019届高三物理一轮复习（课件+教师用书+课时跟踪检测）第十四章 波与相对论(选修3－4) (13份打包)

实 验 十 五 测定玻璃的折射率 突破点(一)　实验原理与操作 [例1]　如图甲所示，在测量玻璃折射率的实验中，两位同学先在白纸上放好截面是正三角形ABC的三棱镜，并确定AB和AC界面的位置。然后在棱镜的左侧画出一条直线，并在线上竖直插上两枚大头针P1和P2，再从棱镜的右侧观察P1和P2的像。 (1)此后正确的操作步骤是________。 A．插上大头针P3，使P3挡住P2的像 B．插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像 C．插上大头针P4，使P4挡住P3的像 D．插上大头针P4，使P4挡住P1、P2的像和P3 (2)正确完成上述操作后，在纸上标出大头针P3、P4的位置(图中已标出)。为测量该种玻璃的折射率，两位同学分别用圆规及刻度尺作出了完整光路和若干条辅助线，如图乙、丙所示。能够仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是图________(填“乙”或“丙”)，所测玻璃折射率的表达式n＝________(用代表线段长度的字母ED、FG表示)。 [解析]　(1)此后正确的操作步骤是：插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像；插上大头针P4，使P4挡住P1、P2的像和P3，B、D正确。 (2)能够仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是题图丙，因为n＝eq \f(sin θ1,sin θ2)＝eq \f(\f(ED,OD),\f(FG,OG))＝eq \f(ED,FG)。 [答案]　(1)BD　(2)丙　eq \f(ED,FG) [集训冲关] 1.(2015·北京高考)“测定玻璃的折射率”的实 验中，在白纸上放好玻璃砖，aa′和bb′ 分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图所 示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和 P2，用“×”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观 察，并依次插上大头针P3和P4。在插P3和P4时，应使______(选 填选项前的字母)。 A．P3只挡住P1的像 B．P4只挡住P2的像 C．P3同时挡住P1、P2的像 解析：实验中，在插P3时，应同时挡住P1、P2的像；在插P4时，应同时挡住P3和P1、P2的像。选项C正确。 答案：C　 2.某同学利用“插针法”测定玻璃砖的折射 率，所用的玻璃砖两面平行。正确操作后， 作出的光路图及测出的相关角度如图所示。 (1)此玻璃砖的折射率计算式为n＝ ________(用图中的θ1、θ2表示)。 (2)如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小 误差，应选用宽度______(填“大”或“小”)的玻璃砖来测量。 解析：(1)据题意可知入射角为(90°－θ1)，折射角为(90°－θ2)，则玻璃的折射率为n＝eq \f(sin90°－θ1,sin90°－θ2)＝eq \f(cos θ1,cos θ2)。 (2)玻璃砖越宽，光线在玻璃砖内的传播方向越容易确定，测量结果越准确。故应选用宽度大的玻璃砖来测量。 答案：(1)eq \f(sin90°－θ1,sin90°－θ2) eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(或\f(cos θ1,cos θ2)))　(2)大 突破点(二)　数据处理与误差分析 [例2]　现要估测一矩形玻璃砖的折射率n，给定的器材有：待测玻璃砖、白纸、铅笔、大头针1枚、直尺、直角三角板。实验时，先将直尺的一端O和另一点M标上两上明显的标记，再将玻璃砖平放在白纸上，沿其两个长边在白纸上画出两条直线AB、CD，再将直尺正面紧贴玻璃砖的左边缘放置，使O点与直线CD相交，并在白纸上记下点O、M的位置，如图所示，然后在右上方通过AB所在界面向左下方观察，调整视线方向，直到O点的像与M点的像重合，再在AB直线上插上大头针，使大头针挡住M、O的像，记下大头针P点的位置。 (1)请在原图上作出光路图； (2)计算玻璃砖的折射率的表达式为：n＝________(用字母P和图中已知线段字母表示)。 [解析]　(1)调整视线方向，当O点的像和M点的像重合时，从O点发出的光线经玻璃砖折射后与从M点发出的光线经AB面反射后重合。在观察的一侧插上大头针，使大头针挡住M、O的像，则大头针的位置为折射光线射出玻璃砖的点和从M点发出的光线在AB面上的反射点，如图所示。 (2)折射率n＝eq \f(sin i,sin r)＝eq \f(\f(A′P,MP),\f(A′P,OP))＝eq \f(OP,MP)。 [答案]　(1)光路图见解析　(2)eq \f(OP,MP) [集训冲关] 3．(2018·济南质检)某同学测量玻璃砖的折射率，准备了下列器材：激光笔、直尺、刻度尺、一面镀有反射膜的平行玻璃砖。如图所示，直尺与玻璃砖平行放置，激光笔发出的一束激光从直尺上O点射向玻璃砖表面，在直尺上观察到A、B两个光点，读出OA间的距