2025高考物理總復習測量玻璃的折射率

第3講實驗測量玻璃的折射率高考總復習2025強基礎(chǔ)固本增分研考點精準突破目錄索引強基礎(chǔ)固本增分1.實驗目的測定玻璃的折射率,掌握光發(fā)生折射的入射角和折射角的確定方法。2.實驗原理用插針法找出與入射光線AO對應的出射光線O'B,確定出O'點,畫出折射光線OO',然后測量出角θ1和θ2,根據(jù)

計算玻璃的折射率。

θ1為空氣中的角,θ2為玻璃中的角

3.實驗器材白紙、圖釘、大頭針、刻度尺、鉛筆、量角器、平木板、長方形玻璃磚。4.實驗步驟(1)鋪白紙、畫線①如圖所示,將白紙用圖釘按在繪圖板上,先在白紙上畫出一條直線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把平行玻璃磚平放在白紙上,使它的長邊跟aa'對齊,畫出玻璃磚的另一條長邊bb'。(2)插針與測量①在線段AO上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2,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擋住,再在觀察的這一側(cè)依次插兩枚大頭針P3、P4,使P3擋住P1、P2的像,P4擋住P1、P2的像及P3,記下P3、P4的位置。

P3、P4連線即為光線AO的出射光線②移開玻璃磚連接P3、P4并延長交bb'于O',連接OO'即為折射光線,入射角θ1=∠AON,折射角θ2=∠O'ON'。③用量角器測出入射角和折射角,查出它們的正弦值。④改變?nèi)肷浣铅?,重復實驗,記錄相關(guān)測量數(shù)據(jù)。5.數(shù)據(jù)處理(1)計算法:計算每次折射率n,求出平均值

。(2)圖像法(如圖甲所示)甲(3)單位圓法(如圖乙所示)乙6.誤差分析(1)入射光線、出射光線確定的準確性造成誤差,故在入射側(cè)和出射側(cè)所插兩枚大頭針的間距應大一些。(2)入射角和折射角的測量造成誤差。入射角應適當大一些,可以減小測量的相對誤差。√××研考點精準突破考點一教材原始實驗典題1

某小組做測定玻璃的折射率實驗,所用器材有:玻璃磚、大頭針、刻度尺、圓規(guī)、筆、白紙。(1)下列措施能夠提高實驗準確程度的有

;

A.選用兩光學表面間距大的玻璃磚B.選用兩光學表面平行的玻璃磚C.選用粗的大頭針完成實驗D.插在玻璃磚同側(cè)的兩枚大頭針間的距離適當大些AD(2)該小組用同一套器材完成了四次實驗,記錄的玻璃磚界線和四個大頭針扎下的孔洞如下圖所示,其中實驗操作正確的是

;

D(3)該小組選取了操作正確的實驗記錄,在白紙上畫出光線的徑跡,以入射點O為圓心作圓,與入射光線、折射光線分別交于A、B點,再過A、B點作法線NN'的垂線,垂足分別為C、D點,如圖所示,則玻璃的折射率n=

。(用圖中線段的字母表示)

解析

(1)在插針法測定玻璃的折射率實驗中,使用兩光學面間距大的玻璃磚能更準確地確定玻璃磚內(nèi)光線的位置,有利于減小實驗誤差,而兩光學面是否平行對測量折射率沒有影響,選項A正確,B錯誤;插針時要求后插的針擋住先插的針或先插的針的像,故選用細一點的大頭針能更準確地確定光線位置,提高實驗精確度,選項C錯誤;實驗中是根據(jù)同側(cè)兩枚大頭針的連線來確定入射光線或出射光線,故距離大些更好,選項D正確。

(2)由題圖可知實驗使用的是平行玻璃磚,故出射光線應該與入射光線平行且不在一條直線上,選項A出射光線與入射光線在同一直線上,選項B、C中出射光線與入射光線不平行,故只有選項D正確。典題2(2024黑龍江哈爾濱三中校考模擬)如圖1所示,某實驗小組的同學在“測量玻璃的折射率”實驗中,先將白紙平鋪在木板上并用圖釘固定,將玻璃磚平放在白紙上,然后在白紙上確定玻璃磚的界面aa'和bb'。O為直線AO與aa'的交點。在直線AO上豎直地插上P1、P2兩枚大頭針。(1)選出實驗接下來要完成的必要步驟并按順序填寫選項前的序號

。

A.在玻璃磚另一側(cè)插上大頭針P3,使P3僅擋住P2的像B.在玻璃磚另一側(cè)插上大頭針P3,使P3擋住P1的像和P2的像C.在玻璃磚另一側(cè)插上大頭針P4,使P4僅擋住P3D.在玻璃磚另一側(cè)插上大頭針P4,使P4擋住P3、P1和P2的像BD(2)過P3、P4作直線交bb'于O',連接OO'。完成以上步驟后,實驗小組內(nèi)的同學采用不同的方式測量玻璃的折射率:①甲同學過O點作直線NN'垂直于aa'。多次改變?nèi)肷浣铅?,測出對應的折射角θ2,建立平面直角坐標系,作圖像如圖2所示,若圖像的斜率表示玻璃的折射率,則圖像的縱軸、橫軸表示的物理量依次為

。

A.θ1、θ2 B.sinθ1、sinθ2C.sinθ2、sinθ1 D.tanθ2、tanθ1②如圖3所示,乙同學以O(shè)點為圓心作圓,與入射光線AO、折射光線OO'分別交于E、F點,再過E、F點作NN'的垂線,垂足分別為G、H點,用刻度尺測得EG=2.32cm,FH=1.60cm,則該玻璃磚的折射率數(shù)值為

。

B1.45(3)一位同學在某次實驗中,準確地畫好玻璃磚的界面aa'和bb'后,不慎將玻璃磚向下平移了一些,如圖4所示,而實驗的其他操作均正確,則折射率的測量值

(選填“大于”“小于”或“等于”)準確值。

圖4等于解析

(1)在直線AO上豎直地插上P1、P2兩枚大頭針,然后在玻璃磚另一側(cè)插上大頭針P3,使P3擋住P1的像和P2的像,最后在玻璃磚另一側(cè)插上大頭針P4,使P4擋住P3、P1的像和P2的像;故實驗接下來要完成的必要步驟是BD。(2)①根據(jù)折射定律可得可得sin

θ1=nsin

θ2可知sin

θ1-sin

θ2圖像的斜率表示玻璃的折射率,即圖像的縱軸、橫軸表示的物理量依次為sin

θ1、sin

θ2。故選B。(3)如圖所示,實線表示將玻璃磚向下平移后實際的光路圖,而虛線是作圖時采用的光路圖,通過比較發(fā)現(xiàn)入射角和折射角均沒有變化,由折射定律可知,折射率的測量值等于準確值?？键c二實驗的改進與創(chuàng)新典題3(2023海南卷)用激光測玻璃磚折射率的實驗中,玻璃磚與屏P平行放置,從另一側(cè)用激光筆以一定角度照射,此時在屏上的S1處有激光點,移走玻璃磚,光點移到S2處,回答下列問題:(1)請畫出激光束經(jīng)玻璃折射后完整的光路圖;(2)已經(jīng)測出AB=l1,OA=l2,S1S2=l3,則折射率n=

(用l1、l2、l3表示);

見解析圖

(3)若改用比寬ab更小的玻璃磚做實驗,則S1、S2間的距離會

(選填“變大”“變小”或“不變”)。

變小

解析

(1)根據(jù)題意畫出光路圖如圖所示。

(2)設(shè)在C點光線入射角為θ、折射角為α,則根據(jù)折射定律有nsin

θ=sin

α由于射入玻璃磚的入射角與射出玻璃磚的折射角角度相同,則S1S2=CB=l3(3)若改用比寬ab更小的玻璃磚做實驗,則畫出光路圖如圖?？煽闯鯯1、S2間的距離變小。典題4(2024七省適應性測試貴州物理)某實驗小組在用激光筆測量半圓形玻璃磚折射率的實驗中,足夠長的光屏與半圓形玻璃磚的直邊平行,O點為玻璃磚圓心,OO'為法線。當激光沿AO方向入射時,光屏上未出現(xiàn)光斑;當激光沿BO方向入射時,光屏上C點出現(xiàn)光斑,如圖所示。(1)激光沿AO方向入射時,光屏上未出現(xiàn)光斑的原因是激光發(fā)生