发布时间 : 星期三 文章【精编试卷】(必考题)最新年高考物理总复习 第59讲 实验十二 测定玻璃的折射率讲义更新完毕开始阅读e75b4f0ddc88d0d233d4b14e852458fb760b3818
第59讲 实验十二 测定玻璃的折射率
考情剖析 考查内容 实验、探究：测 定玻璃的折射率 考纲要求 考查年份 考查详情 能力要求 实验储备一、实验目的
1．理解用插针法测定玻璃折射率的原理． 2．学会测定玻璃的折射率的实验方法． 二、实验器材
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)、铅笔． 三、实验原理
用插针法确定光路，找出跟入射线相对应的折射线；用量角器测出入射角i和折射角r；根据折射定律计算出玻璃的折射率n＝
sini
. sinγ
四、实验步骤
1．把白纸用图钉钉在木板上；
2．在白纸上画一条直线aa′作为界面，画一条线段AO作为入射光线，并过O点画出界面aa′的法线NN′，如图所示；
3．把长方形的玻璃砖放在白纸上，使它的一个边跟aa′对齐，并画出玻璃砖的另一个边bb′；
4．在AO线段上竖直地插上两枚大头针P1和P2；
5．在玻璃砖的bb′一侧竖直地插上大头针P3，用眼睛观察，调整视线，要使P3能同时挡住P1和P2的像；
6．同样地在玻璃砖的bb′一侧再竖直地插上大头针P4，使P4能挡住P3本身和P1和P2
的像；
7．记下P3和P4的位置，移去玻璃砖和大头针，过P3和P4作直线O′B与bb′交于O′，连接OO′，OO′就是玻璃砖内的折射光线，入射角i＝∠NOA，折射角r＝∠O′ON′；
8．用量角器量出入射角和折射角的度数；
9．从三角函数表中查出入射角和折射角的正弦值，记入自己设计的表格里； 10．用上面的方法分别求出入射角是30°、45°、60°时的折射角，查出入射角i＝∠NOA和折射角r＝∠O′ON′的正弦值；
11．算出不同入射角时
sini
的值比较一下，看它们是否接近一个常数，求出几次实验中sinγ
1
所测sini
的平均值，这就是玻璃砖的折射率． sinγ
五、数据处理
数据处理的另一种方法：如图所示，以O1为圆心以任意长为半径(半径要尽可能长些约10 cm)画圆交入射光线AO1于M点、交折射光线O1O于P点，过M、P作NN′的垂线MK、PQ，MK
则n＝，据此可知，用刻度尺测出MK、QP的长度，即可求出折射率n.
PQ
六、误差分析 误差的主要来源： 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，但入射角也不宜过大，过大则反射光较强，出射光较弱．
七、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．入射角应在30°到60°之间；
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．
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技能优化
释难答疑的金钥匙
【典型例题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，如图甲所示．
(1)在图中画出完整的光路图；
甲
乙
(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)；
(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，如图乙所示．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______(选填“A”或“B”)．
【典型例题2】 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进入液体中，而且总使得与直径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：
3
(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、P4两位置中______(选填“P3”或“P4”)处所对应的折射率大． (3)作AO的延长线交圆周于K，K处所对应的折射率值应为________．
(4)若保持∠AOF＝30°不变，用该装置能测量的最大折射率的值不超过________． 【典型例题3】 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ab、cd与玻璃砖位置的关系分别如图①、②和③所示，其中甲、丙同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖．他们的其他操作均正确，且均以ab、cd为界面画光路图．
则甲同学测得的折射率与真实值相比________(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)，乙同学测得的折射率与真实值相比________(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)，丙同学测得的折射率与真实值相比________．
当堂检测 1.如图所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率．在平铺的白纸上垂直纸面插大头针P1、P2确定入射光线，并让入射光线过圆心O，在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，连接OP3，图中MN为分界线，虚线半圆与玻璃砖对称，B、C分别是入射光线、折射光线与圆的交点，AB、CD均垂直于法线并分
别交法线于A、D点．
第1题图
(1)设AB的长度为l1，AO的长度为l2，CD的长度为l3，DO的长度为l4，为较方便地表示出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量________，则玻璃砖的折射率可表示为________．
(2)该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将________(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)．
2．某同学用半圆形玻璃砖测定玻璃的折射率，如图所示．实验的主要过程如下：
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