高考物理一轮总复习 高考热点专题 液体折射率的测量课件 新人教版.ppt

高考热点专题 十二 液体折射率的测量 热点概述 高考对本考点的考查一般以选择题的形式出现 重点放在考查光学一些重要的规律和概念上 几何光学侧重于 光路 的考查 折射 全反射 棱镜等 一般是考查光线的去向的定性分析和定量计算问题 折射率是联系几何光学与波动光学的重要物理量 热点透析 折射率 折射率的测量是几何光学中的重点 折射率的测量实验是一个可以充分发挥学生想象力的实验 透明液体折射率的测量方法 能拓宽学生的视野 加深对折射率 折射率的测量等知识的理解和掌握 一 成像法如图 在水槽底面上平放一把刻度尺 在水槽中装满透明液体 沿db方向能看到刻度尺上的e点 能够读出be的长度 再测量出水槽高度h和bc长度 据折射定律有 例证1 如图所示 巡查员站立于一空的贮液池边 检查池角处出液口的安全情况 已知池宽为l 照明灯到池底的距离为h 若保持照明光束方向不变 向贮液池中注入某种液体 当液面高为时 池底的光斑距离出液口 试求此种液体的折射率n 解析 依题意作出光路图 如图所示 有 答案 二 影像法水槽中装入一定量的透明液体 在液面上放一个不透明薄片 在薄片中央正上方悬挂一个点光源 水槽底面会形成薄片的影 如图所示 测量出薄片的直径d1 水槽底面薄片影的直径d2 测量出点光源到液面的高度h1以及液面的高度h2 例证2 如图所示 装有某液体的池深为h 一根长直木棍竖直地插入水底 棍露出水面部分的长度为 当太阳光与水平面夹角为60 斜射到水面时 棍在水底的影子的长度为h 该液体的折射率n为多少 解析 依题意画出如图所示的示意图 且ao长为 因 ao o 60 所以 则据折射定律有答案 三 全反射法有一装满水的脸盆 量出圆木塞的半径r 在圆木塞的圆心处垂直于圆木塞插一枚大头针 让木塞浮于水面上 调整大头针插入的深度 直至从液面上方各个方向观察 恰好看不到大头针 如图所示 量出大头针的高度h 算出oa 临界角c的正弦可求得水的折射率 例证3 如图所示 一个半径为r的圆木板静止在液面上 在圆木板圆心o的正下方h r处有一点光源s 在液面上方恰好观察不到点光源s所发出的光 求该液体的折射率 解析 若在水面上方观察不到点光源所发出的光 则入射到圆木板边缘的光线将发生全反射 设临界角为c 则tanc 1 c 45 据sinc 得n 答案 四 插针法把测量液体折射率转换成测量固体折射率 用薄玻璃制成一定高度的水槽 在其中装满透明液体 我们利用插针法就可以找到入射角和折射角 用量角器测量出入射角i和折射角r 从而测量液体的折射率 例证4 学校开展研究性学习 某研究小组的同学根据所学的光学知识 设计了一个测量液体折射率的仪器 如图所示 在一圆盘上 过其圆心o作两条互相垂直的直径bc ef 在半径oa上 垂直盘面插下两枚大头针p1 p2并保持p1 p2位置不变 每次测量时让圆盘的下半部分竖直浸入液体中 而且总使得液面与直径bc相平 ef作为界面的法线 而后在图中右上方区域观察p1 p2的像 并在圆周上插上 大头针p3 使p3正好挡住p1 p2 同学们通过计算 预先在圆周ec部分刻好了折射率的值 这样只要根据p3所插的位置 就可直接读出液体折射率的值 则 1 若 aof 30 op3与oc的夹角为30 则p3处所对应的折射率的值为 2 图中p3 p4两位置哪一处所对应的折射率值大 答 3 作ao的延长线交圆周于k k处所对应的折射率值应为 解析 1 根据折射定律 题中i 60 r aof 30 所以 2 图中p4对应的入射角大于p3所对应的入射角 所以p4位置处对应的折射率大 3 因a o k在一条直线上 入射角等于折射角 所以k处对应的折射率应为1 答案 1 1 73 2 p4处 3 1 热点集训 1 某学习小组利用塑料食用油圆桶 去掉上半部 小石子a来测定水的折射率 如图所示 当桶内没有水时 从某点b恰能看到桶底边缘的某点c 当桶内水的深度等于桶高的一半时 仍沿bc方向看去 恰好看到桶底上的小石子a a在圆桶的底面直径cd上 用毫米刻度尺测得直径cd 16 00cm 桶高de 12 00cm 距离ac 3 50cm 求水的折射率n 解析 作出光路图如图所示 根据折射定律有 解得n 答案 2 如图所示 置于空气中的一个不透明容器内盛满某种透明液体 容器底部靠近器壁处有一竖直放置的6 0cm长的线光源 靠近线光源一侧的液面上盖有一遮光板 另一侧有一水平放置的与液面等高的望远镜 用来观察线光源 开始时通过望远镜不能看到线光源的任何一部分 将线光源沿容器底向望远镜一侧平移至某处时 通过望远镜刚好可以看到线光源底端 再将线光源沿同一方向移动8 0cm 刚好可以看到其顶端 求此液体的折射率n 解析 若线光源底端在a点时 望远镜内刚好可看到线光源的底端 则有 aoo 其中 为此液体到空气的全反射临界角 由折射定律得 同理 线光源顶端在b1点时 望远镜内刚好可看到线光源的顶端 则 b1oo 由图中几何关系得 解得 答案 1 25 3 某同学用刻度尺测定如图所示的容器内某种液体的折射率 实验步骤如下 a 用刻度尺测出容器瓶口内径为12cm b 在瓶内装满液体 c 将刻度尺沿容器边缘竖直插入液体中 d 沿容器内侧边缘d点向液体中刻度尺正面看去 恰能看到刻度尺的0刻度 即图中a点 的像与b点刻度的像b 重合 e 液面恰与刻度尺的c点相平 读出c点的刻度为16cm b点的刻度为25cm 1 试利用以上数据求出该液体的折射率 2 若仍在容器边缘d点观察刻度尺 通过计算判断能否看到刻度尺的7cm刻度线