搜索
机械振动与机械波光电磁波与相对论第十三章实验20测定玻璃的折射率01主干回顾·强化根基◎误差分析1．确定入射光线、出射光线时的误差．故入射侧、出射侧所插两枚大头针间距离宜大点；2．测量入射角与折射角时的误差．故入射角不宜过小，但也不宜过大，过大则反射光较强，出射光较弱．◎注意事项1．玻璃砖要用厚度较大的；2．入射角应在30°到60°之间；3．大头针要竖直插在白纸上，且距离应尽量大一些；4．玻璃砖的折射面要画准，不能用玻璃砖界面代替直尺画界线．02核心考点·探究突破考点一教材原型实验[例1]如图所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa′和bb′.O为直线AO与aa′的交点．在直线OA上竖直地插上P1、P2两枚大头针．(1)(多选)该同学接下来要完成的必要步骤有________.A．插上大头针P3，使P3仅挡住P2的像B．插上大头针P3，使P3挡住P1的像和P2的像C．插上大头针P4，使P4仅挡住P3的像D．插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像(2)过P3、P4作直线交bb′于O′，过O作垂直于aa′的直线NN′，连接OO′.测量图中角α和β的大小．则玻璃砖的折射率n＝______________.BDsinαsinβ解析(1)确定P3大头针的位置的方法是插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像．确定P4大头针的位置的方法是插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像．故A、C错误，B、D正确．(2)光线在aa′面的入射角为α，折射角为β，则根据折射定律得：玻璃砖的折射率n＝sinαsinβ.[例2]如图所示，在测量玻璃折射率的实验中，两位同学先在白纸上放好截面是正三角形ABC的三棱镜，并确定AB和AC界面的位置．然后在棱镜的左侧画出一条直线，并在线上竖直插上两枚大头针P1和P2，再从棱镜的右侧观察P1和P2的像．(1)此后正确的操作步骤是________.(选填选项前的字母)A．插上大头针P3，使P3挡住P2的像B．插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像C．插上大头针P4，使P4挡住P3的像D．插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像BD(2)正确完成上述操作后，在纸上标出大头针P3、P4的位置(图中已标出)．为测量该种玻璃的折射率，两位同学分别用圆规及刻度尺作出了完整光路和若干辅助线，如图甲、乙所示．在图中仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是图_______(选填“甲”或“乙”)，所测玻璃折射率的表达式n＝________(用代表线段长度的字母ED、FG表示)．乙DEGF解析(1)在棱镜的左侧画出一条直线，并在线上竖直插上两枚大头针P1和P2，确定入射光线，然后插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，再插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像，从而确定出射光线．因此选项B、D正确．(2)设入射角为α，折射角为β，根据折射定律和几何关系有：对于甲图，sinα＝DER，sinβ＝GFOG，对于乙图，sinα＝DER，sinβ＝GFR，可知仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是图乙，折射率n＝sinαsinβ＝DEGF.考点二实验拓展与创新[例3]某同学测量玻璃砖的折射率，准备了下列器材：激光笔、直尺、刻度尺、一面镀有反射膜的平行玻璃砖．如图所示，直尺与玻璃砖平行放置，激光笔发出的一束激光从直尺上O点射向玻璃砖表面，在直尺上观察到A、B两个光点，读出OA间的距离为20.00cm，AB间的距离为6.00cm，测得图中直尺到玻璃砖上表面距离d1＝10.00cm，玻璃砖厚度d2＝4.00cm.玻璃的折射率n＝________，光在玻璃中传播速度v＝__________m/s(光在真空中传播速度c＝3.0×108m/s，结果均保留两位有效数字)．1.22.5×108解析作出光路图如图所示，根据几何知识可得入射角i＝45°，设折射角为r，则tanr＝34，故折射率n＝sinisinr≈1.2，故v＝cn＝2.5×108m/s.[例4]某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率．开始时玻璃砖的位置如图中实线所示，使大头针P1、P2与圆心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O缓慢转动，同时在玻璃砖直径边一侧观察P1、P2的像，且P2的像挡住P1的像.如此观察，当玻璃砖转到图中虚线位置时，上述现象恰好消失．此时只需测量出________________________________，即可计算出玻璃砖的折射率．请用你的测量值表示出折射率：______________.玻璃砖直径边绕O点转过的角度θn＝1sinθ解析由题意可知，当玻璃砖转过某一角度θ时，刚好发生全反射，在直径边一侧观察不到P1、P2的像，作出如图所示的光路图可知，当转过角度θ时有n＝1sinθ.