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1、實驗十四 測定玻璃的折射率一、 考情分析考試大綱考綱解讀實驗十四：測定玻璃的折射率二、考點知識梳理 (一)實驗目的：_。(二)實驗原理本實驗是利用“插針法來確定光路。具體的講是，用“插針法來確定兩個界面的入射光線和出射光線，如圖中和，由入射光線與界面交于圖中O點即入射點，出射光線與界面交于圖中點即為出射點，連接即是光在玻璃磚內(nèi)的折射線，過O點作出法線，用量角器量出入射角i和折射角r，如以下圖，利用_，求出n(三)實驗器材玻璃磚，白紙，木板，大頭針，圖釘，量角器，三角板，鉛筆。三、考點知識解讀剖析： 圖實14-1一、實驗步驟： 1.將白紙用圖釘按在繪圖板上. 2.在白紙上畫出一條直線作為界面(線

2、)，過上的一點畫出界面的法線，并畫一條線段作為入射光線. 3.把長方形玻璃磚放在白紙上，使它的長邊跟對齊，畫出玻璃磚的另一邊. 4.在直線上豎直插上兩枚大頭針、，透過玻璃磚觀察大頭針、的像，調(diào)整視線方向，直到檔住的像.再在觀察的這一側(cè)插兩枚大頭針、，使檔住、的像，檔住及、的像，記下、的位置. 5 .移去大頭針和玻璃磚，過、所在處作直線，與交于，直線就代表了沿方向入射的光線通過玻璃磚后的傳播方向. 6.連接，入射角，折射角 .用量角器量出入射角和折射角，從三角函數(shù)表中查出它們的正弦值，把這些數(shù)據(jù)記錄在自己設(shè)計的表格中.7.用上述方法分別求出入射角分別為300、450、600時的折射角，查出它們的

3、正弦值，填人表格中. 8.算出不同入射角時的比值，最后求出在幾次實驗中所測的平均值，即為玻璃磚折射率的測量值.二、本卷須知： 1.實驗時，盡可能將大頭針豎直插在紙上，且和之間、與點之間、與之間、與之間距離要稍大一些.2.入射角應適當大一些，以減小測量角度的誤差.但入射角不宜太大，也不宜太小.3.在操作時，手不能觸摸玻璃磚的光潔光學面.更不能用玻璃磚界面代替直尺畫界線.4.在實驗過程中，玻璃磚與白紙的相對位置不能改變.5.玻璃磚應選用寬度較大的，宜在5cm以上.假設(shè)寬度太小，那么測量誤差較大.三、其他數(shù)據(jù)處理方法此實驗是通過測量入射角和折射角，然后查數(shù)學用表，找出入射角和折射角的正弦值，再代人中

4、求玻璃的折射率.除運用此方法之外，還有以下處理數(shù)據(jù)的方法：1. 在找到人射光線和折射光線以后，以入射點為圓心，以任意長為半徑畫圓，分別與交于點，與(或的延長線)交于點，過、兩點分別向作垂線，交于、 ，用直尺量出和的長.如以下圖14-3-3.圖實14-2 由于， 而CO=DO，所以折射率重復以上實驗，求得各次折射率計算值，然后求其平均值即為玻璃磚折射率的測量值. 2.根據(jù)折射定律可得 因此有 在屢次改變?nèi)肷浣?、測量相對應的入射角和折射角正弦值根底上，以值為橫坐標，以值為縱坐標建立直角坐標系.如圖實14-3所示.圖實14-3描數(shù)據(jù)點，過數(shù)據(jù)點連線得一條過原點的直線. 求解圖線斜率，設(shè)斜率為，那么.

5、 故玻璃磚折射率四、誤差來源及分析1.確定入射光線和出射光線時存在誤差.2.測量入射角和折射角時存在測量誤差.例題用三棱鏡測定玻璃折射率的實驗中，先在白紙上放好三棱鏡，在棱鏡的一側(cè)插上兩枚大頭針P1和P2.然后在棱鏡的另一側(cè)觀察，調(diào)整視線使P1的像被P2擋住，接著在眼睛所在的一側(cè)插兩枚大頭針P3和P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P3和P1、P2的像.在紙上標出的大頭針位置和三棱鏡輪廓如以下圖。圖實14-4 (1)在此題的圖14-4上畫出所需的光路；(2)為了測出棱鏡玻璃的折射率，需要測量的量是_和_，在圖上標出它們；(3)計算折射率的公式是n=_。 (1)如圖實14-5所示，畫出通過P

6、1和P2、P3和P4的光線，分別與AC、AB邊交于O、O點，連結(jié)OO。圖實14-5(2)過O點作AC的法線，標明入射角1和折射角2，并畫出虛線局部，測出入射角1和折射角2(或線段EF、OE、GH、OG的長度)。(3)n=(或n=/=，假設(shè)作圖時取OG=OE，那么n=，可以簡化計算)?！咀兪接柧殹坑脙擅嫫叫械牟ＡТu測定玻璃折射率的實驗中，某同學畫好玻璃磚的界面和后，實驗過程中不慎將玻璃磚向上平移了一些，如圖實14-6所示，而實驗的其它操作均正確，那么測得的折射率將( ).偏大.偏小圖實14-6.不變圖實14-7.無法確定解析：該同學確定好了四枚大頭針的位置以后，把玻璃磚移走，是按原來畫好的兩個界

7、面和作光路圖的，如圖實14-7所示，入射點為，出射點為，即他認為玻璃磚內(nèi)的折射光線是。而由于做實驗過程中，把玻璃磚線上平移到了如以下圖的位置上，入射到玻璃磚上外表的光線其實在玻璃磚上外表的點就發(fā)射了折射，玻璃磚內(nèi)的折射光線其實是沿方向的，出射點為。由幾何知識可以證明，、和四個點正好構(gòu)成一個平行四邊形，即和是平行的，那么對于玻璃磚折射率的計算結(jié)果是沒有影響的，所以答案為。命題解讀：這其實就是一個實驗誤差的分析問題，用到了光的折射和幾何知識。同樣的方法可以分析，放置玻璃磚時如果傾斜了，誤差將會是怎樣的？四、考能訓練A 根底達標 1.測定玻璃的折射率時,為了減小實驗誤差,應該注意的是( )A.玻璃磚

8、的寬度應大些B.入射角應盡量小些C.大頭針應垂直地插在紙面上D.大頭針、及、之間的距離應適當大些2.某同學用插針法測定玻璃的折射率n,如圖實14-7所示,他的實驗方法和操作步驟正確無誤，但事后發(fā)現(xiàn)玻璃磚的兩個光學面與不平行.那么以下說法正確的選項是 圖實14-7A. 、與、兩條直線一定不平行B. 、與、兩條直線一定平行C.他測出的值一定偏大D.他測出的值不受影響3 A y M O x P1 P2 P3如圖實14-8，畫有直角坐標系Oxy的白紙位于水平桌面上，M是放在白紙上的半圓形玻璃磚，其底面的圓心在坐標的原點，直邊與x軸重合，OA是畫在紙上的直線，圖實14-8為豎直地插在直線OA上的兩枚大頭

9、針， 是豎直地插在紙上的第三枚大頭針，是直線OA與y軸正方向的夾角，是直線與軸負方向的夾角，只要直線OA畫得適宜，且的位置取得正確，測得角和，便可求得玻璃得折射率。 某學生在用上述方法測量玻璃的折射率，在他畫出的直線OA上豎直插上了兩枚大頭針，但在y0的區(qū)域內(nèi)，不管眼睛放在何處，都無法透過玻璃磚看到的像，他應該采取的措施是_.假設(shè)他已透過玻璃磚看到了的像，確定位置的方法是_.假設(shè)他已正確地測得了的的值，那么玻璃的折射率n=_.4.如圖實14-9所示：一半圓形玻璃磚外面插上、四枚大頭針時，、恰可擋住、所成的像，那么該玻璃磚的折射率_有一同學把大頭針插在、位置時，沿著、的方向看不到大頭針的像，其原

10、因是_圖實14-95如圖實14-10所示，是利用插針法測定玻璃磚的折射率的實驗得到的光路圖玻璃磚的入射面AB和出射面CD并不平行，那么1出射光線與入射光線 (填仍平行或不再平行)2以入射點O為圓心，以R=5cm長度為半徑畫圓，與入射線PO交于M點，與折射線OQ交于F點，過M、F點分別向法線作垂線，量得Mn=1.68cm，EF=1.12cm,那么該玻璃磚的折射率n= 圖實14-106.某校開展研究性學習，某研究小組根據(jù)光學知識，設(shè)計了一個測液體折射率的儀器.如圖實14-11，在一個圓盤上，過其圓心O作兩條相互垂直的直徑BC、EF.在半徑OA上，垂直盤面插上兩枚大頭針、并保持位置不變.每次測量時讓

11、圓盤的下半局部豎直進入液體中，而且總使得液面與直徑BC相平，EF作為界面的法線，而后在圖中右上方區(qū)域觀察、.同學們通過計算，預先在圓周EC局部刻好了折射率的值，這樣只要根據(jù)所插的位置，就可以直接讀出液體折射率的值.1假設(shè)AOF=30，OP3與OC之間的夾角為30，那么P3處刻的折射率的值 .2圖中、那一處對應的折射率大？3做AO的延長線交圓周于K，K處對應的折射率為 .圖14-12圖實14-117.某同學由于沒有量角器，他在完成了光路圖以后，以點為圓心、10.00 cm長為半徑畫圓，分別交線段于點，交、連線延長線于點.過點作法線的垂線交于點，過點作法線的垂線交于點，如圖實14-12所示.用刻度

12、尺量得=8.00 cm, =4.00 cm.由此可得出玻璃折射率=_.圖實14-138.如圖實14-13所示，一個學生按照課本上的小實驗用廣口瓶和直尺測定水的折射率,填寫下述實驗步驟中的空白.(1)用_測出廣口瓶瓶口的內(nèi)徑;(2)在瓶內(nèi)裝滿水；3將直尺沿瓶口邊緣_插入水中；4沿廣口瓶邊緣向水中直尺正面看去，假設(shè)恰能看到直尺的0刻度即圖中點，同時看到水面上點刻度的像恰與點的像相重合；5假設(shè)水面恰與直尺的點相平，讀出_和_的長度；6以題中所給的條件為依據(jù)，計算水的折射率為_.9.在用插針法測定玻璃磚折射率的實驗中,甲、乙、丙三位同學在紙上畫出的界面aa、bb與玻璃磚位置的關(guān)系分別如圖實14-14、和所示,其中甲、丙兩同學用的是矩形玻璃磚,乙同學用的是梯形玻璃磚.他們的其它操作均正確,且均以aa、bb為界面畫光路圖,那么 圖實14-14甲同學測得的折射率與真實值相比 填“偏大“偏小或“不變.乙同學測得的折射率與真實值相比 填“偏大“偏小或“不變.丙同學測得的折射率與真實值相比 .五、寬乘高一塊玻璃磚有兩個相互平行的外表,其中一個外表是鍍銀的光線不能通過此外表.現(xiàn)要測定此玻璃的折射率,給定的器材還有：白紙、鉛筆、大頭針4枚P1、P2、P3、P4、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外表與紙面垂直.在紙面上畫出直線aa和