2022-2023年高考物理一轮复习 实验_测定玻璃的折射率

掌握测定玻璃折射率的方法.用①插针法确定光路,找出跟入射光线相对应的②折射光线,用量角器测③入射角θ1和④折射角θ2,根据折射定律计算出玻璃的折射率n=.1|实验目的2|实验原理3|实验器材⑤玻璃砖、白纸、木板、大头针四枚、图钉四枚、量角器、三角板(或直尺)、⑥铅笔.1光的反射和折射第2课时　实验_测定玻璃的折射率\n(1)如图所示,将白纸用图钉固定在木板上.(2)在白纸上画出一条直线aa'作为界面(线),过aa'上的一点O画出界面的法线NN',并画一条直线AO作为⑦入射光线.(3)把长方体玻璃砖放在白纸上,使它的长边跟aa'对齐,画出玻璃砖的另一边bb'.4|实验步骤\n(4)在直线AO上竖直插上两枚大头针P1、P2,透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像,调整视线方向直到P2的像⑧挡住P1的像.再在观察者一侧竖直插上两枚大头针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.(5)移去大头针和玻璃砖,过P3、P4所在点作直线O'B与bb'交于O'点,直线O'B就代表了沿AO方向入射的光线通过玻璃砖后的传播方向.(6)连接OO',入射角θ1=∠AON,折射角θ2=∠O'ON',用⑨量角器测出入射角和折射角,从三角函数表中查出它们的正弦值,把这些数据记录在自己设计的表格中.(7)用上述方法求出入射角分别为30°、45°、60°时的折射角,查出它们的正弦值,填入表格中.(8)算出入射角的正弦与折射角的正弦的比值,最后求出在几次实验中所测的⑩平均值,即玻璃的折射率.\n5|数据处理处理方法一:利用量角器测出入射角和折射角,然后查三角函数表,找出入射角和折射角的正弦值,再代入n=中求玻璃的折射率.处理方法二:在找到入射光线和折射光线以后,以入射点O为圆心,以任意长为半径画圆,与AO交于C点,与OO'(或OO'的延长线)交于D点,过C、D两点分别向NN'作垂线,交NN'于C'、D'两点,用直尺量出CC'和DD'的长,如图甲所示.由于sinθ1=,sinθ2=而CO=DO,所以折射率n==.多次改变入射角,重复以上步骤,求得各次实验折射率的值,然后求其平均值,即玻璃折射率的值.\n处理方法三:根据折射定律可得n=,因此有sinθ2=sinθ1.在多次改变入射角、测量相对应的入射角和折射角正弦值基础上,以sinθ1的值为横坐标、以sinθ2的值为纵坐标,建立直角坐标系如图乙所示,描数据点,过数据点连线得到一条过原点的直线.求解图线的斜率,设斜率为k,则k=,故玻璃的折射率n=.\n1.测定玻璃的折射率时,不能把玻璃砖当尺子用.(√)2.测定玻璃的折射率时,入射角越大越好.(✕)测定玻璃的折射率时,入射角过大或过小都不好.3.拿玻璃砖时,不能用手触摸玻璃砖光洁的光学面.(√)4.平行光照射到平行玻璃砖上,出射光的宽度小于入射光的宽度.(✕)平行光照射到平行玻璃砖上,出射光的宽度等于入射光的宽度.判断正误,正确的画“√”,错误的画“✕”.\n1|实验注意事项和实验误差注意事项(1)玻璃砖要厚,用手拿玻璃砖时,只能接触玻璃毛面或棱,严禁用玻璃砖当尺子画界面;(2)入射角在30°到60°之间较好;(3)大头针要竖直插在白纸上,且玻璃砖每一侧两枚大头针P1与P2间、P3与P4间的距离应尽量大一些,以减小确定光路方向时造成的误差;(4)玻璃砖的折射面要画准;(5)由于要多次改变入射角重复实验,所以入射光线与出射光线要一一对应编号以免混乱.\n误差分析(1)确定入射光线、出射光线时的误差.故入射侧、出射侧所插两枚大头针间距离宜大点.(2)测量入射角与折射角时的误差.故入射角不宜过小,但也不宜过大,过大则反射光较强,出射光较弱.(3)界面刻画不准确.如果界面距离小于玻璃砖厚度,则测量结果偏大;如果界面距离大于玻璃砖厚度,则测量结果偏小.\n(★★☆)用“插针法”测定透明半圆柱体玻璃砖的折射率,O为玻璃砖截面的圆心,使入射光线跟玻璃砖的平面垂直,如图所示的四个图中,P1、P2、P3和P4是四个学生实验插针的结果,在这四个图中可以比较准确地测出折射率的是(　　)\n解析将P1P2看做入射光线,P3P4看做出射光线,画出光路图如图所示.由画出的光路图可知选项A、C错误;而选项B中光路虽然正确,但入射角和折射角均为0°,测不出折射率,只有选项D能比较准确地测出折射率,其折射率n=.答案D