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登陆21世纪教育助您教考全无忧21世纪教育网精品资料·第1页（共9页）版权所有@21世纪教育网本人声明：本资源属本人原创作品，授予21世纪教育网独家发行。新课标高三一轮复习精品学案第十四章第2讲第十四章选修3-4光学第二讲测量玻璃折射率实验【重点知识精讲】测定玻璃的折射率实验是通过实验测量出入射角和折射角，利用折射定律计算出折射率。典型考法典例.（10分）（2012·浙江理综）在“测定玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作插好了4枚大头针，如图甲所示。图甲图乙（1）在答题纸上相应的图中画出完整的光路图；（2）对你画出的光路图进行测量和计算，求得该玻璃砖的折射率n=(保留3为有效数字)；（3）为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象，某同学做了两次实验，经正确操作插好了8枚大头针，如图乙所示。图中P1和P2是同一入射光线上的2枚大头针，其对应出射光线上的2枚大头针是P3和（填“A”或“B”）。【答案】（1）完整的光路图如图。（2）1.51（3）A【解析】由折射定律，求得该玻璃砖的折射率n=1.51.P1和P2是同一入射光线上的2枚大头针，其对应出射登陆21世纪教育助您教考全无忧21世纪教育网精品资料·第2页（共9页）版权所有@21世纪教育网光线上的2枚大头针是P3和A。【针对训练题】1.（2012·江苏物理）测定玻璃的折射率实验中,在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针A、B,在另一侧再竖直插两个大头针C、D.在插入第四个大头针D时,要使它_____________.题12B-2图是在白纸上留下的实验痕迹,其中直线a、a’是描在纸上的玻璃砖的两个边.根据该图可算得玻璃的折射率n=_____________.(计算结果保留两位有效数字)1.【答案】挡住C及AB的像；1.8【解析】在插入第四个大头针D时,要使它挡住C及AB的像；过A、B作直线、AB直线与a的交点为入射点，再过入射点作a的垂线，此直线即为法线，直线AB与法线的夹角为入射角i。过C、D作直线，此直线与a’的交点为出射点。入射点与出射点的连线为折射线，折射线与法线的夹角为折射角r，玻璃的折射率n=risinsin=1.8.【考点定位】此题考查测定玻璃的折射率实验。【达标测试题】1（2012·重庆理综）题22图1所示为光学实验用的长方体玻璃砖，它的__________面不能用手直接接触。在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔a、b、c的位置相同，且插在c位置的针正好挡住插在a、b位置的针的像，但最后一个针孔的位置不同，分别为d、e两点，如题22图2所示，计算折射率时，用_____________（填“d”或“e”）点得到的值较小，用________________（填“d”或“e”）点得到的值误差较小。登陆21世纪教育助您教考全无忧21世纪教育网精品资料·第3页（共9页）版权所有@21世纪教育网.【答案】：光学de【解析】：d点与c点连线与玻璃砖边界交点远离法线，得到的折射角较大，计算出的折射率较小；e点与c点相距较远，连线得到的出射线误差较小，从而使计算出的折射率误差较小。【考点定位】此题考查用插针法测定玻璃砖折射率的实验。2（2010福建理综卷第19题）某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行。正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图所示。①此玻璃的折射率计算式为n=(用图中的θ1、2表示)；②如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度(填“大”或“小”)的玻璃砖来测量。解析：由图可知，入射角为90°-θ1，折射角为90°-θ2，由折射定律可得n=o1o2sin90-sin90-=12coscos。选择宽度较大的玻璃砖，可以较小折射角测量的误差。登陆21世纪教育助您教考全无忧21世纪教育网精品资料·第4页（共9页）版权所有@21世纪教育网答案;①12coscos(或o1o2sin90-sin90-)②大【点评】此题考查“插针法”测定玻璃的折射率，要注意入射角折射角都是光线与法线的夹角。3.（2011天津理综卷第9题（3））某同学用大头针、三角板、量角器等器材测量玻璃砖的折射率，开始玻璃砖位置如图中实线所示，使大头针P1、P2与玻璃砖的圆心O在同一直线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心缓缓转动，同时在玻璃砖的直径边一侧观察P1、P2的像，且P2的像挡住P1的像，如此只需测量出，即可计算出玻璃砖的折射率，请用你的方法表示出折射率n.答案：（3）玻璃砖直径边绕O点转过的角度θ1/sinθ解析：此题考查测量玻璃砖的折射率实验及其相关知识。当刚好观察不到P1、P2的像时，说明从圆心入射的光线进入空气时折射角为90°，入射角为全反射的临界角，发生了全反射，测出玻璃砖直径边绕O点转过的角度θ，该角即为全反射的临界角，其折射率n=1/sinθ。4（2006全国理综卷第22题）一块玻璃砖有两个互相平行的表面，其中一个表面是镀银的（光线不能通过此表面）。现要测定此玻璃的折射率。给定的器材还有：白纸、铅笔、大头针4枚（P1、P2、P3、P4）带有刻度的直角三角板、量角器。实验时，先将玻璃砖放到白纸上，使上述两个相互平行的表面与纸面垂直。在纸上画出直线aa’和bb’、aa’表示镀银的玻璃表面，bb’表示另一表面，如图所示。然后在白纸上竖直插上两枚大头针P1P2（位置如图）。用P1P2的连线表示入射光线。ⅰ、为了测量折射率，应如何正确使用大头针P3、P4＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。试在题图中标出P3、P4的位置。登陆21世纪教育助您教考全无忧21世纪教育网精品资料·第5页（共9页）版权所有@21世纪教育网ⅱ、然后移去玻璃砖与大头针试在题图中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角θ1与折射角θ2，简要写出作图步骤＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。iii、写出θ1、θ2表示的折射率公式n=答案：ⅰ．在bb′一侧观察P1、P2（经bb′折射，aa′反射，再经bb′折射后）的像，在适当的位置插上P3，使得P3与P1、P2的像在一条直线上，即让P3挡住P1、P2的像；再插上P4，让它挡住P2（或P1）的像和P3。P3、P4的位置如图。ⅱ．①过P1、P2作直线与bb′交于O；②过P3、P4作直线与bb′交于O′；③利用刻度尺找到OO′的中点M；④过O点作bb′的垂线CD，过M点作bb′的垂线与aa′相交与N，如图所示，连接ON；⑤∠P1OD＝θ1，∠CON＝θ2。ⅲ．sinθ1sinθ2。解析：迁移教材上测量玻璃砖折射率的实验方法，由平面镜的特性可画出光路图如图所示。根据折射定律可以写出θ1、θ2表示的折射率公式n=sinθ1sinθ2。aa’b’bP1·P2·aa’b’bP1·P2·ODO’MNP3P4登陆21世纪教育助您教考全无忧21世纪教育网精品资料·第6页（共9页）版权所有@21世纪教育网5（2004广东物理卷第11题）如图，画有直角坐标系Oxy的白纸位于水平桌面上，M是放在白纸上的半圆形玻璃砖，其底面的圆心在坐标的原点，直边与x轴重合，OA是画在纸上的直线，12PP、为竖直地插在直线OA上的两枚大头针，3P是竖直地插在纸上的第三枚大头针，是直线OA与y轴正方向的夹角，是直线3OP与轴负方向的夹角，只要直线OA画得合适，且3P的位置取得正确，测得角和，便可求得玻璃得折射率。某学生在用上述方法测量玻璃的折射率，在他画出的直线OA上竖直插上了12PP、两枚大头针，但在y0的区域内，不管眼睛放在何处，都无法透过玻璃砖看到12PP、的像，他应该采取的措施是______________________________________________________________________________________________________________________________.若他已透过玻璃砖看到了12PP、的像，确定3P位置的方法是_____________________________________________________________________________.若他已正确地测得了的、的值，则玻璃的折射率n=_____________________________.答案：在白纸上另画一条与y轴正方向的夹角较小的直线OA，把大头针P1、P2竖直地插在所画的直线上，直到在y0的区域内透过玻璃砖能看到P1、P2的像.。插上P3后，P3刚好能挡住P1、P2的像.。sinsin···αβAyMOxP1P2P3登陆21世纪教育助您教考全无忧21世纪教育网精品资料·第7页（共9页）版权所有@21世纪教育网解析：在y0的区域内，不管眼睛放在何处，都无法透过玻璃砖看到12PP、的像，说明入射角α太大，在界面x轴处发生了全反射，他应该采取的措施是：在白纸上另画一条与y轴正方向的夹角较小的直线OA，把大头针P1、P2竖直地插在所画的直线上，直到在y0的区域内透过玻璃砖能看到P1、P2的像.。若他已透过玻璃砖看到了12PP、的像，确定3P位置的方法是：插上P3后，P3刚好能挡住P1、P2的像.。由折射定律可得玻璃的折射率n=sinsin。6（2006江苏物理第12题）在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系分别如图①、②和③所示，其中甲、丙同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖。他们的其他操作均正确，且均以aa′、bb′为界面画光路图。则甲同学测得的折射率与真实值相比____（填“偏大”、“偏小”或“不变”）；乙同学测得的折射率与真实值相比____（填“偏大”、“偏小”或“不变”）；丙同学测得的折射率与真实值相比______________________。答案：偏小不变可能偏大、可能偏小、可能不变解析：甲同学测量得到的折射角较大，导致甲同学测得的折射率与真实值相比较小。乙同学测得的折射率与真实值相比不变。由于丙同学测量得到的折射角可能较小，可能较大，可能不变，所以丙同学测得的折射率与真实值相比可能偏大、可能偏小、可能不变。7。如图所示，用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时，先在白纸上放好圆登陆21世纪教育助您教考全无忧21世纪教育网精品资料·第8页（共9页）版权所有@21世纪教育网弧状玻璃砖，在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1、P2，然后在玻璃砖的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1和P2的像，使P4挡住P3以及P1和P2的像，在纸上已标出大头针的位置和圆弧状玻璃砖轮廓如图所示。图中O为两圆弧的圆心，已画出经过P1、P2点的入射光线。（1）在图中补画出所需的光路；（2）为了测出玻璃砖的折射率，需要测量入射角和折射角，请在图中的AB分界面上画出这两个角；（3）用所测物理量计算折射率的公式n=。【解析】过P3、P4点作直线与CD弧的交点即为光线的出射点，连接入射点和出射点得到折射光线，入射光线P1P2与法线夹角θ1为入射角，折射光线与法线夹角θ2为折射角.根据折射定律可得用所测物理量计算折射率的公式n=sinθ1/sinθ2.答案：（1）光路图如图所示。（2）θ1为入射角，θ2为折射角.（3）sinθ1/sinθ2.8.某同学根据所学光学知识，设计了一个测透明液体折射率的仪器，如图所示。在圆