【备考2020】高考物理一轮复习学案 第49讲 实验（一）测定玻璃的折射率（原卷＋解析卷）

第49讲 实验（一） 测定玻璃的折射率(原卷版) 掌握测定玻璃的折射率 掌握光线发生折射时入射角和折射角的确定方法 【实验步骤】 (1)如图实-14-1所示，把白纸铺在木板上。 (2)在白纸上画一直线aa′作为界面，过aa′上的一点O画出界面的法线NN′，并画一条线段AO作为入射光线。 (3)把长方形玻璃砖放在白纸上，并使其长边与aa′重合，再用直尺画出玻璃砖的另一边bb′。 (4)在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2。 (5)从玻璃砖bb′一侧透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线的方向直到P1的像被P2的像挡住。再在bb′一侧插上两枚大头针P3、P4，使P3能挡住P1、P2的像，P4能挡住P3本身及P1、P2的像。 (6)移去玻璃砖，在拔掉P1、P2、P3、P4的同时分别记下它们的位置，过P3、P4作直线O′B交bb′于O′。连接O、O′， OO′就是玻璃砖内折射光线的方向。∠AON为入射角，∠O′ON′ 为折射角。 (7)改变入射角，重复实验。 【数据处理】 1．计算法 用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin θ2。算出不同入射角时的，并取平均值。 2．作sin θ1? sin θ2图象 改变不同的入射角θ1，测出不同的折射角θ2，作sin θ1-sin θ2 图象，由n＝可知图象应为直线，如图实-14-2所示，其斜率为折射率。 3．“单位圆法”确定sin θ1、sin θ2，计算折射率n 以入射点O为圆心，以一定长度R为半径画圆，交入射光线OA于E点，交折射光线OO′于E′点，过E作NN′的垂线EH，过E′作NN′的垂线E′H′。如图实-14-3所示，sin θ1＝，sin θ2＝，OE＝OE′＝R，则n＝＝。只要用刻度尺测出EH、E′H′的长度就可以求出n。 【注意事项】 (1)实验时，应尽可能将大头针竖直插在纸上，且P1和P2之间、P3和P4之间、P2与O、P3与O′之间距离要稍大一些。 (2)入射角θ1不宜太大(接近90°)，也不宜太小(接近0°)。太大：反射光较强，出射光较弱；太小：入射角、折射角测量的相对误差较大。 (3)操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁光学面，更不能把玻璃砖界面当尺子画界线。 (4)实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。 (5)玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5 cm以上，若宽度太小，则测量误差较大。 【误差分析】 (1)入射光线、出射光线确定的准确性造成误差，故入射侧、出射侧所插两枚大头针间距应大一些。 (2)入射角和折射角的测量造成误差，故入射角应适当大些，以减小测量的相对误差。 1、在“测定玻璃的折射率”这个实验中： （1）某同学在插好两根针后，从玻璃砖的另一侧观察时，看到如图1所示的情景，他要怎样做才能观察到P1和P2的像重叠在一起？　 　 A．保持头部不动，目光向左看 B．保持头部不动，目光向右看 C．向右侧移动头部 D．向左侧移动头部 （2）老师在观察同学们做这个实验时发现，当同学们做到第三根针挡住前两根针的像或者第四根针挡住前三根针时，很多同学喜欢闭上一只眼睛，只用另一只眼睛来观察针的位置，这是什么原因？　 　 （3）请根据某同学实验留下的四根针的位置（入射光线已经画出），在试卷上作图并测量，计算得到实验中所测玻璃砖的折射率n＝　 　（保留两位有效数字）。2、“测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好玻璃砖，aa′和bb′分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，用“×”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针P3和P4。在插P3和P4时，应使_____(选填选项前的字母)。 A．P3只挡住P1的像B．P4只挡住P2的像C．P3同时挡住P1、P2的像 2．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 ... ...