高考物理总复习 7实验 测定玻璃的折射率课件 新人教版选修34.ppt

第7单元运动学的基本概念 三 实验器材玻璃砖 白纸 软木板 大头针 图钉 量角器 三角板 铅笔 四 实验步骤1 如下图所示 将白纸用图钉按在绘图板上 先在白纸上画出一条直线aa 作为界面 过aa 上的一点o画出界面的法线nn 并画一条线段ao作为入射光线 2 把长方形玻璃砖平放在白纸上 使它的长边跟aa 对齐 画出玻璃砖的另一条长边bb 3 在线段ao上竖直地插上两枚大头针p1 p2 透过玻璃砖观察大头针p1 p2的像 调整视线的方向 直到p1的像被p2挡住 再在观察的这一侧插两枚大头针p3 p4 使p3挡住p1 p2的像 p4挡住p3及p1 p2的像 记下p3 p4的位置 4 移去大头针和玻璃砖 过p3 p4作直线o b 与bb 交于o 直线o b就代表了沿ao方向入射的光线透过玻璃砖后的传播方向 连接oo 入射角i aon 折射角r o on 5 用量角器量出入射角和折射角 查出它们的正弦值 将数据填入表格中 6 用上述方法分别求出入射角分别是15 30 45 60 75 时的折射角 查出它们的正弦值 填入表格中 例 2012 江苏 测定玻璃的折射率 实验中 在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针a b 在另一侧再竖直插两个大头针c d 如下图所示 在插入第四个大头针d时 要使它 解析 在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针a b 在另一侧再竖直插两个大头针c d 使c挡住a b的像 要使d挡住c和a b的像 说明cd在ab的出射光线上 cd连线即为ab的出射光线 答案 挡住c和a b的像 一 实验操作技巧1 实验时 大头针竖直插在纸上 且p1和p2之间 p2与o之间 p3和p4之间 p3与o 之间的距离要稍大一些 便于确定光线走向 2 入射角i应适当大一些 以减小测量角度的误差 若入射角i太小 r也太小 用量角器测量角度时 相对误差较大 因此 入射角不宜太大 也不宜太小 一般在15 75 之间 3 要先画直线aa 放好玻璃砖后再画bb 直线 不要放上玻璃砖后再画aa 以免入射点o的位置有误差 画时 不能用玻璃砖界面代替直尺画界线 应在玻璃界面处取两点 点在白纸上待取下玻璃砖后画bb 不能用手去摸玻璃砖的光学面 4 在实验过程中 玻璃砖与白纸的位置都不能改变 5 玻璃砖要厚 便于观察大头针的成像 例1 如下图 用插针法测定玻璃折射率的实验中 以下说法正确的是 p1 p2及p3 p4之间的距离适当大些 可以提高准确度 p1 p2及p3 p4之间的距离取得小些 可以提高准确度 入射角i适当大一些 可以提高准确度 入射角太大 折射光线会在玻璃砖的内表面发生全反射 使实验无法进行 p1 p2的间距 入射角的大小均与实验的准确度无关 a b c d 解析 因为实验中的入射线和折射线都是通过隔着玻璃砖观察在一条直线上后确定的 相互间的距离太小 容易出现偏差 正确 入射角适当大些 相应的折射角也相应增大 折射现象较明显 容易测量 正确 由于光通过玻璃砖时 各相关角度相互制约着 其出射角恒等于入射角 光线是从光疏介质射入光密介质 折射角必小于入射角 当入射角趋于最大值90 时 折射角也趋于最大值rmax 而对于出射的界面 在玻璃砖内的折射线的入射角最大值也只能为rmax 根据光路可逆原理 出射角最大值也趋于90 即入射光线始终能通过玻璃砖 错 答案 a 触类旁通 2012 重庆 如图所示为光学实验用的长方体玻璃砖 它的 面不能用手直接接触 解析 玻璃砖的光学面不能用手直接接触 接触面的污渍会影响接触面的平整 进而影响折射率的测定 答案 光学 二 误差来源及分析 1 入射光线 出射光线确定的准确性 故要求入射侧 出射侧所插两枚大头针间距宜大点 2 测量入射角与折射角时的相对误差 故入射角不宜过小 入射角也不宜过大 过大则反射光较强 出射光较弱 例2 在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中 甲 乙 丙三位同学在纸上画出的界面aa bb 与玻璃砖位置的关系分别如图a b和c所示 其中甲 丙两同学用的是矩形玻璃砖 乙同学用的是梯形玻璃 他们的其他操作均正确 且均以aa bb 为界面画光路图 则 甲同学测得的折射率与真实值相比 填 偏大 偏小 或 不变 乙同学测得的折射率与真实值相比 填 偏大 偏小 或 不变 丙同学测得的折射率与真实值相比 解析 画出甲同学测量的实验光路图 如下图所示 答案 偏小 不变 可能偏大 可能偏小 可能不变 触类旁通 2012 重庆 在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中 两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔a b c的位置相同 且插在c位置的针正好挡住插在a b位置的针的像 但最后一个针孔的位置不同 分别为d e两点 如右图所示 计算折射率时 用 填 d 或 e 点得到的值较小 用 填 d 或 e 点得到的值误差较小 解析 如图所示 连接dc ec并延长至玻璃砖的光学面与白纸的交线 交点为出射点 入射点与出射点的连线即为折射光线 入射角一定 用d点时 折射角大 折射率小 对于两光学面平行的玻璃砖 入射光线和出射光线平行 ec连线与入射光线平行 误差小 参照如图 答案 de 一 尺规作图处理实验结果 例1 某同学由于没有量角器 在完成了光路图后 以o点为圆心 10 00cm长为半径画圆 分别交线段oa于a点 交oo 连线延长线于c点 过a点作法线nn 的垂线ab交nn 于b点 过c点作法线nn 的垂线cd交nn 于d点 如下图所示 用刻度尺量得ob 8 00cm cd 4 00cm 由此可得出玻璃的折射率n 答案 1 50 触类旁通 2012 浙江 在 测定玻璃的折射率 实验中 某同学经正确操作插好了4枚大头针 如下图所示 1 根据下图所示 画出完整的光路图 2 对你画出的光路图进行测量和计算 求得该玻璃砖的折射率n 保留3位有效数字 解析 1 连接两大头针1 2 延长线与梯形玻璃砖上表面交于o 再连接两大头针3 4 延长线与梯形玻璃砖下表面交于o 再连接oo 标上箭头以示光线传播方向 见下图 答案 1 如解析 1 的图所示 2 1 51 在1 51的误差0 03范围内都可以 二 几种测量折射率的方法1 插针法 例2 一块玻璃有两个相互平行的表面 其中一个表面是镀银的 光线不能通过此表面 现要测定此玻璃的折射率 给定的器材还有白纸 铅笔 大头针4枚 p1 p2 p3 p4 带有刻度的直角三角板 量角器 实验时 先将玻璃砖放到白纸上 使上述两个相互平行的表面与纸面垂直 在纸上画出直线aa 和bb aa 表示镀银的玻璃表面 bb 表示另一表面 如图所示 然后 在白纸上竖直插上两枚大头针p1 p2 位置如图所示 用p1 p2的连线表示入射光线 1 为了测量折射率 应如何正确使用大头针p3 p4 试在图中标出p3 p4的位置 2 然后 移去玻璃砖与大头针 试在图中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角 1与折射角 2 简要写出作图步骤 3 写出用 1 2表示的折射率公式为n 解析 1 在bb 一侧观察p1 p2 经bb 折射 aa 反射 再经bb 折射 的像 在适当的位置插上p3 使得p3与p1 p2的像在一条直线上 即让p3挡住p1 p2的像 再插上p4 让它挡住p2 p1的像和p3 p3 p4的位置如下图所示 2 利用全反射测折射率 例3 2011 天津 某同学用大头针 三角板 量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率 开