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1、共 19 頁,1,第三講 實驗:測定玻璃的折射率,共 19 頁,2,考點精析一實驗目的掌握測定折射率的方法,會測定玻璃的折射率.二、實驗原理如圖所示為兩面平行的玻璃磚對光路的側(cè)移.用插針法找出與入射光線AO對應的出射光線OB,確定出O點,畫出折射光線OO,量出入射角i和折射角r,據(jù) 計算出玻璃的折射率.三、實驗器材白紙,圖釘,大頭針,直尺,鉛筆,量角器,平木板,長方形玻璃磚.,共 19 頁,3,四、基本操作 1.在平板上鋪白紙并用圖釘固定.按上圖那樣,在白紙上畫一直線 aa作為界面,過aa上的一點O畫出界面的法線NN,并畫一條線 段AO作為入射光線. 2.把長方形玻璃磚放在白紙上,使它的

2、一邊跟aa重合,再畫出玻璃磚的另一邊bb. 3.在線段AO上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2,并使它們距離遠一些,P2距玻璃磚近一些. 4.透過玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像,調(diào)整視線的方向直到P1的像被P2的像擋住為止,再在觀察這 一側(cè)插上兩枚大頭針P3、P4,使P3擋住P1、P2的像,P4擋住P1、P2的像及P3本身, 注意使P3距玻璃磚 近些,P4距P3遠些. 5.移去玻璃磚,在拔掉P1、P2、P3、P4的同時分別記錄它們的位置,過P3、P4作直線OB交bb于 O,連接OO,OO就是折射光線的方向.AON為入射角,OON為折射角. 6.用量角器量出入射角和折射角的度數(shù),查出它們的正弦值,并

3、把這些數(shù)據(jù)填入表格里. 7.用上述方法分別求出入射角是1530456075時的折射角,查出入射角和折射角的 正弦值,記入表格里. 8.算出不同入射角時sini/sinr的值,求出幾次實驗中sini/sinr的平均值就是玻璃的折射率.,共 19 頁,4,考題精練 1.一束復色光由空氣射向一塊平行平面玻璃磚,經(jīng)折射分成兩束單色光a、b.已知a光的頻率小于b光的頻率.下列哪個光路(如圖)可能是正確的 ( ),共 19 頁,5,解析:任何光線透過平行玻璃磚后,透射光線都要與原光線方向平行知C、D選項錯誤;又因為a的頻率小于b的頻率,可知a的折射率小于b的折射率,a的折射角大于b的折射角,所以A選項錯B

4、選項對. 答案:B,共 19 頁,6,2.在用插針法測定玻璃的折射率的實驗中,某同學操作步驟如下: 將記錄光路的白紙鋪放在平板上; 手拿玻璃磚的毛面或棱,將其輕放在白紙上; 用鉛筆環(huán)繞玻璃磚畫出邊界aa和bb; 在aa上選擇一點O,作為不同入射角的入射光線的共同入射點,畫出入射角1分別為0、30、45的入射光線; 用插針法“分別得到各條入射光線的出射光線,觀察時著重看大頭針針帽是否在一條直線上,取下玻璃磚、大頭針,連接各針孔,發(fā)現(xiàn)所畫折射光線中有兩條相交,量出各個折射角2;按公式分別計算 取三個值的算術(shù)平均值. (1)以上步驟中有錯誤或不妥之處的是:__________. (2)應改正為:

5、________________________________.,共 19 頁,7,解析:(1)錯誤或不妥之處是 (2)中應先畫出一條直線,把玻璃磚的一邊與其重合,再使直尺與玻璃磚的界面對齊,移開玻璃磚后再畫邊界線;中入射角要取0以外的三組數(shù)據(jù);中大頭針要豎直插牢,觀察時看針腳是否在同一條直線上,共 19 頁,8,3.(2011年高考命題專家原創(chuàng))如圖所示是一透明的圓柱體,其半徑為R.現(xiàn)要測其折射率,某同學利用玩具激光器等器材,僅用量角器測量入射角,就計算出了它的折射率.他的主要實驗步驟如下,請將操作步驟C補充完整,并在圖中作出光路圖,寫出折射率的表達式. A.用圓規(guī)在白紙上畫半徑為R的圓,

6、并畫出一條直徑AB; B.透明的圓柱體放在白紙上,使其邊緣與半徑為R的圓重合; C.讓激光束平行AB射向圓柱體,調(diào)整入射光線的 入射點,使________________; D.記下入射點,畫出入射角; E.用量角器測量入射角,則折射率的表達式為______.,共 19 頁,9,解析:測折射率的關(guān)鍵是定點,以確定折射光線測量折射角.該同 學沒有定點,說明折射光線過B點,且折射角與入射角有定量關(guān)系. 設光線P經(jīng)透明的圓柱體折射后經(jīng)過B點,光路圖如圖所示. 由幾何關(guān)系知:=2,由折射率的定義式得:,共 19 頁,10,(1)在這四個圖中肯定把針插錯了的是________.(2)在這四個圖中可以比較

7、準確地測出折射率的是_______,計算玻璃的折射率的公式是___________.,4.用“插針法”測定透明半圓柱玻璃磚的折射率,O為玻璃磚截面的圓心,使入射光線跟玻璃磚的平面垂直,如圖所示的四個圖中P1、P2、P3和P4是四個學生實驗插針的結(jié)果:,A,D,共 19 頁,11,解析:(1)垂直射入半圓柱玻璃磚平面的光線,經(jīng)玻璃磚折射后,折射光線不能與入射光線平行(過圓心的光線除外),A錯.(2)測量較準確的是圖D,因B圖的入射光線經(jīng)過圓心,出射光線沒有發(fā)生折射,C圖的入射光線離圓心太近,射到圓界面上時,入射角太小不易測量,會產(chǎn)生較大的誤差.測量出入射角i與折射角r后,由折射定律求出折射率,共

8、 19 頁,12,典例剖析 考點測定玻璃磚的折射率 【例】 如圖所示為用某種透光物質(zhì)制成的直角三棱鏡ABC;在垂直于AC 面的直線MN上插兩枚大頭針P1、P2,在AB面的左側(cè)透過棱鏡觀察大頭針 P1、P2的像,調(diào)整視線方向,直到P1的像______________,再在觀察的這一 側(cè)先后插上兩枚大頭針P3、P4,使P3_______________, P4_____________________,記下P3、P4的位置,移去大頭 針和三棱鏡,過P3、P4作直線與AB面相交于D,量出該直線 與AB面的夾角為45;則該透光物質(zhì)的折射率n為________, 并在圖中畫正確完整的光路圖.,被P2的像

9、擋住,擋住P1和P2的像,擋住P1、P2的像和P3,共 19 頁,13,解析 考查插針法測玻璃 的折射率. 利用插針法確定光路,注意 觀察線路有時遮擋的是物 體,有時遮擋的是物體的像, 目的是為了確定某一種入 射光線和對應的折射光線, 便于利用折射定律求解折 射率.,共 19 頁,14,變式訓練:如圖所示,某同學用插針法測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,并讓入射光線過圓心O,在玻璃 磚(圖中實線部分)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為分界面,虛線半圓與玻璃磚對稱,B、C分別是入射光線、折射光線與 圓的

10、交點,AB、CD均垂直于法線并分別交法線于A、D點. (1)設AB的長度為l1,AO的長度為l2,CD的長度為l3,DO的 長度為l4,為較方便地表示出玻璃磚的折射率,需用刻度 尺測量______,則玻璃磚的折射率可表示為______. (2)該同學在插大頭針P3前不小心將玻璃磚以O為圓心順 時針轉(zhuǎn)過一個小角度,由此測得玻璃磚的折射率將__________ (填“偏大”、“偏小”或“不變”).,l1和l3,偏小,共 19 頁,15,解析:本題考查插針法測玻璃折射率的實驗原理、方法遷移及誤差分析.,共 19 頁,16,考技精講數(shù)據(jù)處理:數(shù)據(jù)處理的另一種方法:如圖所示,以O1為圓心以任意長為半徑(

11、半徑要盡可能長些約10 cm)畫圓交入射光線AO1于M點交折射光線O1O于P點,過MP作NN的垂線MKPQ,則 用刻度尺測出MKQP的長度,即可求出折射率n.誤差分析:誤差的主要來源:(1)確定入射光線出射光線時的誤差.故入射側(cè)出射側(cè)所插兩枚大頭針間距離宜大點;(2)測量入射角與折射角時的誤差.故入射角不宜過小,但入射角也不宜過大,過大則反射光較強,出射光較弱.,共 19 頁,17,注意事項: (1)玻璃磚要厚,用手拿玻璃磚時,只能接觸玻璃毛面或棱,嚴禁用玻璃磚當尺子畫界面; (2)入射角應在30到60之間; (3)大頭針要豎直插在白紙上,且玻璃磚每一側(cè)兩枚大頭針P1與P2間P3與P4間的距

12、離應盡量大一些,以減小確定光路方向時造成的誤差; (4)玻璃磚的折射面要畫準; (5)由于要多次改變?nèi)肷浣侵貜蛯嶒?所以入射光線與出射光線要一一對應編號以免混亂.,共 19 頁,18,考向 運用折射率的定義測玻璃磚的折射率 一塊玻璃磚有兩個相互平行的表面,其中一個表面是鍍銀的(光線不能通過此表面).現(xiàn) 要測定此玻璃的折射率,給定的器材還有:白紙銅筆大頭針4枚(P1P2P3P4)帶有刻 度的直角三角板量角器.實驗時,先將玻璃磚放到白紙上,使上述兩個相互平行的表面 與紙面垂直.在紙面上畫出直線aa和bb,aa表示鍍銀的玻璃表面,bb表示另一表 面,如右圖所示,然后,在白紙上豎直插上兩枚大頭針P1P

13、2(位置如圖).用P1P2的連線表 示入射光線. (1)為了測量折射率,應如何正確使用大頭針P3P4? 試在題圖中標出P3P4的位置. (2)然后,移去玻璃磚與大頭針.試在題圖中通過作圖 的方法標出光線從空氣到玻璃中的入射角1與折射 角2.簡要寫出作圖步驟. (3)寫出用1,2表示的折射率公式為n=________.,共 19 頁,19,解析:(1)在bb一側(cè)觀察P1P2(經(jīng)bb折射aa反射,再經(jīng)bb折射)的像, 在適當?shù)奈恢貌迳螾3,使得P3與P1P2的像在一條直線上,即讓P3擋住P1P2的像; 再插上P4,讓它擋住P2P1的像和P3,P3P4的位置如圖所示. (2)過P1P2作直線與bb交于O; 過P3P4作直線與bb交于O; 利用刻度尺找到OO的中點M; 過O點作bb的垂線CD,過M點 作bb的垂線與aa相交于N,如圖所示,連接ON; P1OD=1,CON=2.,