浙江省高考物理选考总复习配套课件第十一章实验17测定玻璃的折射率.pptx

第十一章光电磁波(加试),实验17测定玻璃的折射率,考试标准,加试实验自清,加试题型突破,内容索引,加试实验自清,1.实验原理如实验原理图甲所示，当光线AO以一定的入射角1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光线OB，从而求出折射光线OO和折射角2，再根据n或n_算出玻璃的折射率.2.实验器材木板、白纸、大头针、图钉、量角器、三角板、铅笔.,答案,玻璃砖,3.实验步骤(1)用图钉把白纸固定在木板上.(2)在白纸上画一条直线aa，并取aa上的一点O为入射点，作过O点的法线NN.(3)画出线段AO作为入射光线，并在AO上插上P1、P2两根大头针.(4)在白纸上放上玻璃砖，使玻璃砖的一条长边与直线aa对齐，并画出另一条长边的对齐线bb.,(5)眼睛在bb的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向，使P1的像被P2的像挡住，然后在眼睛这一侧插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，再插上P4，使P4挡住P3和P1、P2的像.(6)移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P3、P4的针孔位置确定出射光线OB及出射点O，连接O、O得线段OO.(7)用量角器测量入射角1和折射角2，并查出其正弦值sin1和sin2.(8)改变入射角，重复实验，算出不同入射角时的，并取平均值.,1.数据处理(1)计算法：用量角器测量入射角1和折射角2，并查出其正弦值sin1和sin2.算出不同入射角时的，并取平均值.(2)作sin1sin2图象：改变不同的入射角1，测出不同的折射角2，作sin1sin2图象，由n可知图象应为直线，如实验原理图乙所示，其斜率为.,答案,折射率,(3)“单位圆”法确定sin1、sin2，计算折射率n.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OA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EH.如实验原理图丙所示，OEOER，则.只要用刻度尺量出EH、EH的长度就可以求出n.,2.注意事项(1)用手拿玻璃砖时，手只能接触玻璃砖的毛面或棱，不能触摸光洁的光学面，严禁把玻璃砖当尺子画玻璃砖的另一边bb.(2)实验过程中，玻璃砖在纸上的位置不可移动.(3)大头针应竖直地插在白纸上，且玻璃砖每两枚大头针P1与P2间、P3与P4间的距离应大一点，以减小确定光路方向时造成的误差.(4)实验时入射角不宜过小，否则会使测量误差过大，也不宜过大，否则在bb一侧将看不到P1、P2的像.,返回,加试题型突破,例1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，如图1甲所示.(1)在图乙中画出完整的光路图；,命题点一教材原型实验,图1,解析答案,解析分别连接玻璃砖两侧的大头针所在的点并延长，与玻璃砖边分别相交，标出传播方向，然后连接玻璃砖边界的两交点，即为光线在玻璃砖中的传播路径.光路图如图所示.,答案见解析图,(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).,解析设方格纸上小正方形的边长为1，光线的入射角为1，折射角为2，,1.53(说明：1.530.03范围内都可),解析答案,(3)为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象，某同学做了两次实验，经正确操作插好了8枚大头针，如图丙所示.图中P1和P2是同一入射光线上的2枚大头针，其对应出射光线上的2枚大头针是P3和_(填“A”或“B”).,解析由题图丙可知，光线P1P2入射到玻璃砖上时，相当于光线射到了一个三棱镜上，因此出射光线将向底边偏折，所以出射光线过P3和A.,A,解析答案,例2在“测定玻璃的折射率”实验中：(1)为了取得较好的实验效果，下列操作正确的是_A.必须选用上下表面平行的玻璃砖B.选择的入射角应尽量小些C.大头针应垂直地插在纸面上D.大头针P1和P2及P3和P4之间的距离尽量小些,解析,解析用插针法测定玻璃的折射率时，玻璃砖上下表面不一定要平行.故A错误.为了减小测量的相对误差，选择的入射角应尽量大些，效果会更好.故B错误.为了准确确定入射光线和折射光线，大头针应垂直地插在纸面上；故C正确.大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些时，引起的角度误差会减小，角度的测量误差会小些.故D错误.故选：C.,(2)某同学在测量入射角和折射角时，由于没有量角器，在完成了光路图以后，以O点为圆心，OA为半径画圆，交OO延长线于C点，过A点和C点作垂直法线的直线分别交于B点和D点，如图2甲所示，若他测得AB6cm，CD4cm，则可求出玻璃的折射率n_.,图2,1.5,解析,答案,解析图中P1P2作为入射光线，OO是折射光线，设光线在玻璃砖上表面的入射角为i，折射角为r，,(3)某同学在画界面时，不小心将两界面aa、bb间距画得比玻璃砖宽度大些，如图乙所示，则他测得的折射率_(选填“偏大”“偏小”或“不变”).,解析偏小.,偏小,解析答案,1.“测定玻璃的折射率”实验中，在玻璃砖的一侧竖直插两枚大头针A、B，在另一侧再竖直插两枚大头针C、D.在插入第四枚大头针D时，要使它_.如图3是在白纸上留下的实验痕迹，其中直线a、a是描在纸上的玻璃砖的两个边.根据该图可算得玻璃的折射率n_.(计算结果保留两位有效数字),题组阶梯突破,1,2,图3,1.8(1.62.0都算对),挡住C及A、B的像,解析,答案,解析插第四枚大头针D时，应使它挡住C及A、B的像.连接A、B并延长交直线a于一点O，连接C、D并延长交直线a于一点O，连接OO.以O为圆心，作辅助圆交AB于E，交OO于G，分别过E、G作法线的垂线，垂足为F、H.用刻度尺量出EF、GH的长度，则折射率n1.8.,1,2,2.在用插针法“测定玻璃的折射率”实验中，也可以测量不平行玻璃砖的折射率.如图4，就是利用“插针法”测量玻璃砖ABCD(玻璃砖的入射面AB和出射面CD不平行)折射率的实验光路图，请你分析与该实验相关的下列问题.(1)出射光线OQ与入射光线PO_.(填“平行”或“不平行”),图4,解析因为上下表面不平行，光线在上表面的折射角与在下表面的入射角不等，则出射光线的折射角与入射光线的入射角不等，可知出射光线和入射光线不平行；,不平行,1,2,解析答案,(2)对本题实验数据的处理可采用如下方法：以入射点O为圆心，取一合适的长度为半径作圆，该圆与入射光线PO交于M点，与折射光线OO的延长线交于F点，过M、F点分别向法线作垂线，其垂足分别为N、E，现测得MN1.68cm；EF1.12cm，则该玻璃砖的折射率n_.,1.5,1,2,图4,解析答案,例3小明同学设计了一个用刻度尺测半圆形玻璃砖折射率的实验，如图5所示，他进行的主要步骤是：A.用刻度尺测玻璃砖的直径AB的大小d.B.先把白纸固定在木板上，将玻璃砖水平放置在白纸上，用笔描出玻璃砖的边界，将玻璃砖移走，标出玻璃砖的圆心O、直径AB、AB的法线OC.C.将玻璃砖放回白纸的原处，长直尺MN紧靠A点并与直径AB垂直放置.D.调节激光器，使PO光线从玻璃砖圆弧面沿半径方向射向圆心O，并使长直尺MN的左右两侧均出现亮点，记下左侧亮点到A点的距离x1，右侧亮点到A点的距离x2.则：,命题点二拓展创新实验,图5,(1)小明利用实验数据计算此玻璃砖折射率的表达式为n_.,解析设光线在AB面上的入射角为，折射角为，根据几何关系有：,解析答案,(2)关于上述实验，以下说法正确的是_.A.在BOC的范围内，改变入射光线PO的入射角，直尺MN上可能只出现一个亮点B.左侧亮点到A点的距离x1一定小于右侧亮点到A点的距离x2C.左侧亮点到A点的距离x1一定大于右侧亮点到A点的距离x2D.要使左侧亮点到A点的距离x1增大，应减小入射角,解析,解析当入射角大于等于发生全反射的临界角时，只有反射没有折射，则直尺MN上只出现一个亮点，故A正确.光从玻璃射入空气，折射角大于入射角，通过几何关系知，x1x2，故B正确，C错误.减小入射角，则折射角减小，x1增大，故D正确.,3.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6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进入液体中，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的像，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：,图6,题组阶梯突破,(1)若AOF30，OP3与OC的夹角为30，则P3处所对应的折射率的