實(shí)驗(yàn)十五測(cè)定玻璃的折射率,大一輪復(fù)習(xí)講義,第十四章機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光電磁波與相對(duì)論,NEIRONGSUOYIN,內(nèi)容索引,過(guò)好雙基關(guān),研透命題點(diǎn),回扣基礎(chǔ)知識(shí) 訓(xùn)練基礎(chǔ)題目,細(xì)研考綱和真題 分析突破命題點(diǎn),過(guò)好雙基關(guān),基本實(shí)驗(yàn)要求,圖1,2.實(shí)驗(yàn)器材 木板、白紙、 、大頭針、圖釘、量角器、三角板、鉛筆. 3.實(shí)驗(yàn)步驟 (1)用圖釘把白紙固定在木板上. (2)在白紙上畫(huà)一條直線aa，并取aa上的一點(diǎn)O為入射點(diǎn)，作過(guò)O點(diǎn)的法線MM. (3)畫(huà)出線段AO作為入射光線，并在AO上插上P1、P2兩根大頭針. (4)在白紙上放上玻璃磚，使玻璃磚的一條長(zhǎng)邊與直線aa對(duì)齊，并畫(huà)出另一條長(zhǎng)邊的對(duì)齊線bb.,玻璃磚,(5)眼睛在bb的一側(cè)透過(guò)玻璃磚觀察兩個(gè)大頭針并調(diào)整視線方向，使P1的像被P2的像擋住，然后在眼睛這一側(cè)插上大頭針P3，使P3擋住P1、P2的像，再插上P4，使P4擋住P3和P1、P2的像. (6)移去玻璃磚，拔去大頭針，由大頭針P3、P4的針孔位置確定出射光線OB及出射點(diǎn)O，連接O、O得線段OO. (7)用量角器測(cè)量入射角i和折射角r，并查出其正弦值sin i和sin r. (8)改變?nèi)肷浣?，重?fù)實(shí)驗(yàn)，算出不同入射角時(shí)的 ，并取平均值.,規(guī)律方法總結(jié),1.數(shù)據(jù)處理 (1)計(jì)算法：用量角器測(cè)量入射角i和折射角r，并查出其正弦值sin i和sin r算出不同入射角時(shí)的 ，并取平均值,(2)作sin isin r圖像：改變不同的入射角i，測(cè)出不同的 折射角r，作sin isin r的圖像，由n 可知圖像應(yīng)是過(guò)原點(diǎn)的直線，如圖2所示，其斜率為 ,圖2,折射率,圖3,2.注意事項(xiàng) (1)用手拿玻璃磚時(shí)，手只能接觸玻璃磚的毛面或棱，不能觸摸光潔的光學(xué)面，嚴(yán)禁把玻璃磚當(dāng)尺子畫(huà)玻璃磚的另一邊bb. (2)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，玻璃磚在紙上的位置不可移動(dòng). (3)大頭針應(yīng)豎直地插在白紙上，且玻璃磚每?jī)擅洞箢^針P1與P2間、P3與P4間的距離應(yīng)大一點(diǎn)，以減小確定光路方向時(shí)造成的誤差. (4)實(shí)驗(yàn)時(shí)入射角不宜過(guò)小，否則會(huì)使測(cè)量誤差過(guò)大，也不宜過(guò)大，否則在bb一側(cè)將看不到P1、P2的像.,研透命題點(diǎn),例1如圖4所示，某同學(xué)用插針?lè)y(cè)定一半圓形玻璃磚的折射率.在平鋪的白紙上垂直紙面插大頭針P1、P2確定入射光線，并讓入射光線過(guò)圓心O，在玻璃磚(圖中實(shí)線部分)另一側(cè)垂直紙面插大頭針P3，使P3擋住P1、P2的像，連接OP3，圖中MN為分界線，虛線半圓與玻璃磚對(duì)稱，B、C分別是入射光線、折射光線與圓的交點(diǎn)，AB、CD均垂直于法線并分別交法線于A、D點(diǎn).,命題點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn),圖4,(1)設(shè)AB的長(zhǎng)度為l1，AO的長(zhǎng)度為l2，CD的長(zhǎng)度為l3，DO的長(zhǎng)度為l4，為較方便地表示出玻璃磚的折射率，需用刻度尺測(cè)量 _，則玻璃磚的折射率可表示為_(kāi).,l1和l3,(2)該同學(xué)在插大頭針P3前不小心將玻璃磚以O(shè)為圓心順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)一小角度，由此測(cè)得玻璃磚的折射率將_(選填“偏大”“偏小”或“不變”).,偏大,解析玻璃磚順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)小角度，在處理數(shù)據(jù)時(shí)，認(rèn)為l1是不變的，即入射角不變，而l3減小，所以測(cè)量值n 將偏大.,變式1某同學(xué)利用“插針?lè)ā睖y(cè)定玻璃的折射率，所用的玻璃磚兩面平行.正確操作后，作出的光路圖及測(cè)出的相關(guān)角度如圖5所示.,圖5,(1)此玻璃的折射率計(jì)算式為n_ (用圖中的1、2表示).,(2)如果有幾塊寬度大小不同的平行玻璃磚可供選擇，為了減小誤差，應(yīng)選用寬度_(填“大”或“小”)的玻璃磚來(lái)測(cè)量.,大,解析根據(jù)平行玻璃磚對(duì)光線的影響可知，玻璃磚寬度越大，側(cè)移量越大，折射角的測(cè)量誤差越小.,變式2在用插針?lè)y(cè)定玻璃磚的折射率的實(shí)驗(yàn)中，甲、乙、丙三位同學(xué)在紙上畫(huà)出的界面aa、bb與玻璃磚位置的關(guān)系分別如圖6、和所示，其中甲、丙兩同學(xué)用的是矩形玻璃磚，乙同學(xué)用的是梯形玻璃磚.他們的其他操作均正確，且均以aa、bb為界面畫(huà)光路圖.,圖6,(1)甲同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比_(填“偏大”“偏小”或“不變”).,偏小,解析用題圖測(cè)定折射率時(shí)，測(cè)出的折射角偏大，折射率偏??；,(2)乙同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比_(填“偏大”“偏小”或“不變”).,不變,解析用題圖測(cè)定折射率時(shí)，只要操作正確，則測(cè)得的折射率與真實(shí)值相同；,(3)丙同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比_.,可能偏大、可能偏小、可能不變,解析用題圖測(cè)定折射率時(shí)，無(wú)法確定折射光線偏折角與真實(shí)值的大小關(guān)系，所以測(cè)得的折射率可能偏大、可能偏小、可能不變.,變式3(2018河南省鄭州市第三次質(zhì)量預(yù)測(cè))某同學(xué)利用“插針?lè)ā睖y(cè)定平行玻璃磚的折射率，在坐標(biāo)紙上記錄的情況如圖7所示，虛線為以入射點(diǎn)O為圓心作出的圓，由此計(jì)算出玻璃磚的折射率為_(kāi)，光在玻璃中的傳播速度為_(kāi) m/s.(光在真空中的傳播速度為c3.0108 m/s.結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字),圖7,1.5,2.0108,例2某同學(xué)測(cè)量玻璃磚的折射率，準(zhǔn)備了下列器材：激光筆、直尺、刻度尺、一面鍍有反射膜的平行玻璃磚.如圖8所示，直尺與玻璃磚平行放置，激光筆發(fā)出的一束激光從直尺上O點(diǎn)射向玻璃磚表面，在直尺上觀察到A、B兩個(gè)光點(diǎn)，讀出OA間的距離為20.00 cm，AB間的距離為 6.00 cm，測(cè)得圖中直尺到玻璃磚上表面距離d1 10.00 cm，玻璃磚厚度d24.00 cm.玻璃的折射 率n_，光在玻璃中傳播速度v_ m/s (光在真空中傳播速度c3.0108 m/s，結(jié)果均保 留兩位有效數(shù)字).,命題點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)拓展與創(chuàng)新,圖8,1.2,2.5108,變式4某同學(xué)用大頭針、三角板、量角器等器材測(cè)半圓形玻璃磚的折射率.開(kāi)始玻璃磚的位置如圖9中實(shí)線所示，使大頭針P1、P2與圓心O在同一直線上，該直線垂直于玻璃磚的直徑邊，然后使玻璃磚繞圓心O緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)在玻璃磚的直徑邊一側(cè)觀察P1、P2的像，且P2的像擋住P1的像.如此觀察，當(dāng)玻璃磚轉(zhuǎn)到圖中虛線位置時(shí)，上述現(xiàn)象恰好消失.此時(shí)只需測(cè)量出_ _，即可計(jì)算出玻璃磚的折射率.請(qǐng)用你測(cè)量 的量表示出折射率n_.,圖9,玻璃磚直徑,邊繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)過(guò)的角度,解析玻璃磚轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，射在其直徑所在平面內(nèi)的光線的入射角增大，當(dāng)增大到等于臨界角C時(shí)，發(fā)生全反射現(xiàn)象.因sin C ，可見(jiàn)只要測(cè)出臨界角即可求得折射率n，而C和玻璃磚直徑繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)過(guò)的角度相等，因此只要測(cè)出玻璃磚直徑邊繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)過(guò)的角度即可.,