第2节 科学测量:玻璃的折射率 实验目的 1.折射率 2.光路 实验器材 量角器 实验原理与设计 实验步骤 2.界面 入射光线 5.挡住 挡住 6.折射光线 入射角 7.度数 8.折射角 9. 折射率 例1 (1)CD (2)如图所示(需要测量的量是图中i和r) [解析] (1)实验的过程中,要先在白纸上放好玻璃砖,在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2,然后在玻璃砖另一侧观察,调整视线使P1的像被P2的像挡住,接着在眼睛所在一侧相继又插上两枚大头针P3、P4,使P3挡住P1、P2的像,使P4挡住P1、P2的像和P3,故C、D正确. (2)光路图如图所示,根据折射定律可知,需要测量入射角和折射角,即测量的量是图中i和r.由折射定律得n=. 例2 (1)如图所示 (2)1.53 (3)A [解析] (1)分别连接玻璃砖两侧的大头针所在的点并延长,与玻璃砖两平行边分别相交,标出传播方向,然后连接玻璃砖边界的两交点,即为入射光线在玻璃砖中的传播路线.光路图如图所示. (2)设方格纸上正方形的边长为1,光线的入射角为θ1,折射角为θ2,则sin θ1=≈0.798,sin θ2=≈0.521,所以该玻璃砖的折射率n==≈1.53. (3)由题图可知,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,所以出射光线上的两枚大头针是P3和A. 例3 (1)不变 (2)偏小 [解析] (1)如图所示,甲同学利用插针法确定入射光线、折射光线后,由几何关系可知,测得的入射角、折射角没有受到影响,因此测得的折射率将不变. (2)如图所示,乙同学利用插针法确定入射光线、折射光线后,测得的入射角不受影响,但测得的折射角比真实的折射角偏大,因此测得的折射率偏小. 例4 (1)如图所示 (2)入射角θ1和折射角θ2 如图所示 (3) [解析] (1)光路图如图所示,画出通过P1、P2的入射光线,交AC于O,画出通过P3、P4的出射光线,交AB于O',连接O、O',则光线OO'就是入射光线P1P2在三棱镜中的折射光线. (2)在所画的图上画出虚线部分,并注明入射角θ1和折射角θ2,用量角器量出θ1和θ2(或用直尺测出线段EF、OE、GH、OG的长度). (3)n=(或因为sin θ1=,sin θ2=,则n==). 随堂巩固 1.AB [解析] 实验时,尽可能将大头针竖直插在纸上,且P1与P2之间、P2与O点之间、P3与P4之间、P3与O'点之间距离要稍大一些.入射角θ1应适当大一些,以减小测量角度的误差,但入射角不宜太大,也不宜太小.实验中严禁用玻璃砖代替尺子画线. 2.(1)甲 (2)乙 [解析] (1)(2)光线透过平行玻璃砖时出射光线与入射光线平行,且从空气射入玻璃砖时入射角大于折射角,因而光线透出时相对于射入光线向右下侧发生偏移,另外,插针确定光路时,入射角稍大些且插针距离稍远些好.由题图可知,甲图中出射光线向左上侧侧移不符合事实,肯定插错了,乙、丙相比较,前者插针距离较大些,故乙同学测量最准确. 3.(1)AC (2)1.7 (3)不变 [解析] (1)插上大头针P4,使P4挡住P3和P1、P2的像,说明P4和P3、P1、P2的像在同一条直线上,A正确;不能在白纸上用铅笔紧靠玻璃砖画出玻璃砖界面,这样会污染和磨损玻璃砖的光学面,B错误;尽可能竖直插放大头针,并使其相邻的间距适当大些,易于计算角度的正弦值,C正确;入射角太大的话,可能会从玻璃砖的侧面射出,同时,入射角太大时,反射光线较强,折射光线会相对弱些,不便于观察,D错误. (2)设入射角为α,折射角为β,由图中的三角形可知sin α==0.447,sin β==0.753,所以其折射率n===1.7. (3)如图所示,当玻璃砖向下平移后,入射角和折射角均没有变化,故折射率不变.第2节 科学测量:玻璃的折射率 1.AC [解析] 选用厚度较大一些的玻璃砖,则误差小,故A正确;为了减小测量的相对误差,选择的入射角应尽量大些,故B错误;大头针应垂直地插在纸面上,描绘光的传播方向准确,故C正确;大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些时,角度的测量误差会小些,故D错误. 2.BD [解析 ... ...
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