試驗十五測定玻璃折射率第十四章機械振動與機械波光電磁波與相對論1/28內容索引過好雙基關命題點一

教材原型試驗命題點二

試驗拓展創新2/281過好雙基關3/281.試驗原理如圖所示，當光線AO以一定入射角θ1穿過兩面平行玻璃磚時，經過插針法找出跟入射光線AO對應出射光線O′B，從而求出折射光線OO′和折射角θ2，再依據n＝

或n＝________計算出玻璃折射率.基本試驗要求4/282.試驗器材木板、白紙、

、大頭針、圖釘、量角器、三角板、鉛筆.3.試驗步驟(1)用圖釘把白紙固定在木板上.(2)在白紙上畫一條直線aa′，并取aa′上一點O為入射點，作過O點法線NN′.(3)畫出線段AO作為入射光線，并在AO上插上P1、P2兩根大頭針.(4)在白紙上放上玻璃磚，使玻璃磚一條長邊與直線aa′對齊，并畫出另一條長邊對齊線bb′.玻璃磚5/28(5)眼睛在bb′一側透過玻璃磚觀察兩個大頭針并調整視線方向，使P1像被P2像擋住，然后在眼睛這一側插上大頭針P3，使P3擋住P1、P2像，再插上P4，使P4擋住P3和P1、P2像.(6)移去玻璃磚，拔去大頭針，由大頭針P3、P4針孔位置確定出射光線O′B及出射點O′，連接O、O′得線段OO′.(7)用量角器測量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sinθ1和sinθ2.(8)改變入射角，重復試驗，算出不一樣入射角時

，并取平均值.6/281.數據處理(1)計算法：用量角器測量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sinθ1和sinθ2.算出不一樣入射角時

，并取平均值.(2)作sinθ1－sinθ2圖象：改變不一樣入射角θ1，測出不一樣折射角θ2，作sinθ1－sinθ2圖象，由n＝_______可知圖象應為直線，如圖所表示，其斜率為

.圖2折射率規律方法總結7/28(3)“單位圓”法確定sinθ1、sinθ2，計算折射率n.以入射點O為圓心，以一定長度R為半徑畫圓，交入射光線OA于E點，交折射光線OO′于E′點，過E作NN′垂線EH，過E′作NN′垂線E′H′.如圖所表示，OE＝OE′＝R，

只要用刻度尺量出EH、E′H′長度就能夠求出n.8/282.注意事項(1)用手拿玻璃磚時，手只能接觸玻璃磚毛面或棱，不能觸摸光潔光學面，禁止把玻璃磚當尺子畫玻璃磚另一邊bb′.(2)試驗過程中，玻璃磚在紙上位置不可移動.(3)大頭針應豎直地插在白紙上，且玻璃磚每兩枚大頭針P1與P2間、P3與P4間距離應大一點，以減小確定光路方向時造成誤差.(4)試驗時入射角不宜過小，不然會使測量誤差過大，也不宜過大，不然在bb′一側將看不到P1、P2像.9/282命題點一教材原型試驗10/28

如圖所表示，某同學用插針法測定二分之一圓形玻璃磚折射率.在平鋪白紙上垂直紙面插大頭針P1、P2確定入射光線，并讓入射光線過圓心O，在玻璃磚(圖中實線部分)另一側垂直紙面插大頭針P3，使P3擋住P1、P2像，連接OP3，圖中MN為分界限，虛線半圓與玻璃磚對稱，B、C分別是入射光線、折射光線與圓交點，AB、CD均垂直于法線并分別交法線于A、D點.【例1】11/28(1)設AB長度為l1，AO長度為l2，CD長度為l3，DO為長度為l4，為較方便地表示出玻璃磚折射率，需用刻度尺測量________，則玻璃磚折射率可表示為________.答案解析l1和l3所以只需測量l1和l3即可.12/28(2)該同學在插大頭針P3前不小心將玻璃磚以O為圓心順時針轉過一小角度，由此測得玻璃磚折射率將_______(選填“偏大”“偏小”或“不變”).答案解析當玻璃磚順時針轉過一個小角度時，在處理數據時，認為l1是不變，即入射角不變，而l3減小，所以測量值n＝

將偏大.偏大13/28題組階梯突破1.某同學利用“插針法”測定玻璃折射率，所用玻璃磚兩面平行.正確操作后，作出光路圖及測出相關角度如圖所表示.(1)此玻璃折射率計算式為n＝_______________________(用圖中θ1、θ2表示).(2)假如有幾塊寬度大小不一樣平行玻璃磚可供選擇，為了減小誤差，應選取寬度____(填“大”或“小”)玻璃磚來測量.答案解析大答案入射角折射角14/282.在用插針法測定玻璃磚折射率試驗中，甲、乙、丙三位同學在紙上畫出界面aa′、bb′與玻璃磚位置關系分別如圖①、②和③所表示，其中甲、丙兩同學用是矩形玻璃磚，乙同學用是梯形玻璃磚.他們其它操作均正確，且均以aa′、bb′為界面畫光路圖.15/28(1)甲同學測得折射率與真實值相比_______(填“偏大”“偏小”或“不變”).偏小答案解析(2)乙同學測得折射率與真實值相比______(填“偏大”“偏小”或“不變”).不變答案解析16/28(3)丙同學測得折射率與真實值相比______________________________.可能偏大、可能偏小、可能不變答案解析17/283命題點二試驗拓展創新18/28

某同學測量玻璃磚折射率，準備了以下器材：激光筆、直尺、刻度尺、一面鍍有反射膜平行玻璃磚.如圖所表示，直尺與玻璃磚平行放置，激光筆發出一束激光從直尺上O點射向玻璃磚表面，在直尺上觀察到A、B兩個光點，讀出OA間距離為20.00cm，AB間距離為6.00cm，測得圖中直尺到玻璃磚上表面距離d1＝10.00cm，玻璃磚厚度d2＝4.00cm.玻璃折射率n＝____，光在玻璃中傳輸速度v＝__________m/s(光在真空中傳輸速度c＝3.0×108m/s，結果均保留兩位有效數字).【例2】2.5×1081.2答案解析分析19/28作出光路圖如圖所表示，依據幾何知識可得入射角i＝45°，折射角r＝37°，故折射率20/28題組階梯突破3.某同學用半圓形玻璃磚測定玻璃折射率(如圖所表示).試驗主要過程以下：A.把白紙用圖釘釘在木板上，在白紙上作出直角坐標系xOy，在白紙上畫一條線段AO表示入射光線.B.把半圓形玻璃磚M放在白紙上，使其底邊aa′與Ox軸重合.C.用一束平行于紙面激光從y＞0區域沿y軸負方向射向玻璃磚，并沿x軸方向調整玻璃磚位置，使這束激光從玻璃磚底面射出后，仍沿y軸負方向傳輸.21/28D.在AO線段上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2.E.在坐標系y＜0區域內豎直地插上大頭針P3，并使得從P3一側向玻璃磚方向看去，P3能同時擋住P1和P2像.F.移開玻璃磚，連接O、P3，用圓規以O點為圓心畫一個圓(如圖中虛線所表示)，此圓與AO線交點為B，與OP3線交點為C.確定出B點到x軸、y軸距離分別為x1、y1，C點到x軸、y軸距離分別為x2、y2.22/28(1)若試驗中該同學沒有將玻璃磚底邊aa′與Ox軸重合，而是向y＞0方向側移了一些，這將造成所測玻璃折射率與其真實值相比________.(選填“偏大”“不變”或“偏小”)偏大答案解析23/28(2)若試驗中該同學在y＜0區域內，從任何角度都無法透過玻璃磚看到P1、P2，為能透過玻璃磚看到P1、P2，應采取辦法是：_________.看法析在y＜0區域內，從任何角度都無法透過玻璃磚看到P1、P2，說明光線AO在界面aa′上發生了全反射.應該減小光線AO入射角.答案解析24/284.某同學用大頭針、三角板、量角器等器材測半圓形玻璃磚折射率.開始玻璃磚位置如圖中實線所表示，使大頭針P1、P2與圓心O在同一直線上，該直線垂直于玻璃磚直徑邊，然后使玻璃磚繞圓心O遲緩轉動，同時在玻璃磚直徑邊一側觀察P1、P2像，且P2像擋住P1像.如此觀察，當玻璃磚轉到圖中虛線位置時，上述現象恰好消失.此時只需測量出______________________________，即可計算出玻璃磚折射率.請用你測量量表示出折射率n＝______.答案玻璃磚直徑邊繞O點轉過角度θ解析題眼臨界角25/285.小明同學設計了一個用刻度尺測半圓形玻璃磚折射率試驗，如圖所表示，他進行主要步驟是：A.用刻度尺測玻璃磚直徑AB大小d.B.先把白紙固定在木板上，將玻璃磚水平放置在白紙上，用筆描出玻璃磚邊界，將玻璃磚移走，標出玻璃磚圓心O、直徑AB、AB法線OC.C.將玻璃磚放回白紙原處，長直尺MN緊靠A點并與直徑AB垂直放置.D.調整激光器，使PO光線從玻璃磚圓弧面沿半徑方向射向圓心O，并使長直尺MN左右兩側均出現亮點，記下左側亮點到A點距離x1，右側亮點到A點距離x2.則：x1x2

光路圖26/28(1)小明利用試驗數據計算此玻璃磚折射率表示式為n＝_____________.答案解析設光線在AB面上入射角為α，折射角為β，27/28(2)關于上述試驗，以下說法正確是________.A.在∠BOC范圍內，改變入射光線PO入射角，直尺MN上可能只出

現一個亮點B.左側亮點到A