1、2 学生实验:测定玻璃的折射率(时间：60分钟)知识点基础中档稍难实验步骤、注意事项和误差分析1、2、53、4数据处理6、7综合提升8、9、10知识点一实验步骤、注意事项和误差分析1为了使测量结果更精确可以采取的办法是()A多次测量取平均值B插针间距适当大些C插针间距尽量小些D入射角尽量大些解析本实验用插针法测玻璃的折射率，插大头针时应尽量把它们插直，且保持较大距离，以减小所画光线的误差，多次测量取平均值是减小实验偶然误差的最常用办法，A、B对，C错为减小实验误差，入射角适量大些，但不要太大，D错答案AB2测定玻璃砖折射率的实验如图4-2-5所示，把玻璃砖放在白纸上之前应在纸上先画好图上的三条
2、直线，它们分别是_、_、_，最后按正确的要求插上大头针P3、P4，由P3、P4的位置决定了光线_的方位，从而确定了折射光线_的方向图4-2-5答案aNNAOOBOO3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4-2-6中所示，其中甲、丙两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，则这三位同学测得的折射率与真实值相比分别有何变化？图4-2-6解析甲同学测得的折射率与真实值相比偏小由于所画玻璃砖的宽度比实际宽度大，测量的O点比实际的O向右移，使所画的折射角2比实际的偏大，如图所
3、示，由于入射角不变，根据n可知测得折射率偏小乙同学测得的折射率与真实值相比不变；由于入射面aa，和射出面bb，不平行，使的上、下面两法线不平行，所以出射光线与入射光线不再平行，但不影响折射点O，所以所画的折射角2与实际的相同丙同学测得的折射率与真实值相比可能偏大、可能偏小、可能不变原因是当过P3、P4作直线与画出的界面bb交于O；若O恰好落在画出的界面bb和玻璃砖下表面的交点上，测得的折射率与真实值相比不变；若O落在画出的界面bb和玻璃砖下表面交点的左侧(折射角偏大)，测得的折射率与真实值相比偏小；若O落在画出的界面bb和玻璃砖下表面交点的右侧(折射角偏小)，测得的折射率与真实值相比偏大答案见
4、解析4(2012重庆卷，22)如图4-2-7甲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，如图4-2-7乙所示计算折射率时，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图4-2-7解析(1)实验用的光学玻璃砖的光学面不能用手接触，以防止损坏其光学面如图所示，连接cd、ce并延长分别交玻璃砖于O1、O2点，并连接OO1、OO2，入射角i相同，折射角OOO2OOO1，由n
5、得，折射角越大的，求得的折射率越小，即d点得到n值较小由图可得，ce与ab近似平行，故用e点得到的误差小答案光学de5某同学用圆柱形玻璃砖做测定玻璃折射率的实验，先在白纸上放好圆柱形玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在圆柱形玻璃砖另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在一侧相继又插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，使P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上标出大头针位置和圆柱形玻璃砖的边界如图4-2-8所示图4-2-8(1)在图上画出所需的光路(2)为了测量出玻璃砖的折射率，需要测量的物理量有_(要求在图上标出)(3)测出的折射率n_.解析(1
6、)连接P1、P2并与玻璃砖相交，得到入射光线，再连接P3、P4并与玻璃砖相交，得到射出玻璃砖的光线，连接这两个交点得到光线在玻璃砖内的折射光线，如图所示(2)作出经过入射点的切线和法线，标出入射角i和折射角r，如图所示，实验需要测出这两个角(3)根据折射定律，n.答案(1)见解析(2)入射角i和折射角r(3)知识点二数据处理6在“测定玻璃砖的折射率”的实验中，有两位同学各设计了一个记录表格，而且都已完成了计算根据他们设计的表格所反映的信息，判断他们做的是否正确甲同学设计的表格是：次数入射角1sin 1折射角2sin 2nn1300.50020.90.3571.401.40245 0.70730
7、.50.5081.393600.86638.00.6161.41乙同学设计的表格是：次数123角平均值正弦值n入射角1304560450.7071.42折射角220.930.538.028.80.497(1)上述两位同学做的正确的是_(选填“甲”或“乙”)(2)根据你的选择，请利用恰当的图像求出玻璃的折射率. 解析(1)为减小测量误差，应采用多次测量求平均值的办法，但求平均值不是求入射角和折射角的平均值，而应是测出每一次的入射角、折射角，计算出每一次测量的折射率，然后再求平均值，因此甲同学的表格设计是合理的(2)以sin 2为横坐标，以sin 1为纵坐标，建立sin 2sin 1坐标系，利用表
8、中的数据做出图像，如图所示，由图像斜率的物理意义可得：nk.在图像上取两个距离较远的点，如(0.357,0.500)和(0.616，0.866)代入上式，可解得：n1.40.答案(1)甲(2)1.407如图4-2-9所示，某同学利用方格坐标纸测定半圆形玻璃砖的折射率，OA是画在纸上的直线，他在直线OA适当位置先后竖直插上P1、P2两枚大头针，如图放上玻璃砖(如粗黑线所示)，然后插上P3、P4大头针. 图4-2-9(1)其中他确定P3大头针位置的方法应当是：_.(2)若该同学实验操作规范准确，其记录的情况如图所示，该同学还用圆规做了一个以O为圆心，半径与玻璃砖相同的半圆(如图中虚线所示)，请您帮
9、这位同学算出玻璃砖的折射率，写出必要的计算过程解析(1)透过玻璃砖看，P3大头针挡住P1、P2两枚大头针的像(2)如图，由折射定律可得n1.5.答案(1)见解析(2)1.58.如图4-2-10所示，是利用插针法测定玻璃砖的折射率的实验得到的光路图玻璃砖的入射面AB和射出面CD并不平行，则：图4-2-10(1)出射光线与入射光线还平行吗？(2)以入射点O为圆心，以R5 cm长度为半径画圆，与入射光线PO交于M点，与折射光线OO的延长线交于F点，过M、F点分别向法线作垂线，测得1.68 cm，1.12 cm，该玻璃砖的折射率n是多少？解析(1)由于入射面AB和射出面CD并不平行，使得两法线不平行，
10、所以出射光线与入射光线不再平行(2)因为sinMON，sinEOF，根据n1.5.答案见解析9用三棱镜做测定玻璃折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2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、P2的像，P4挡住P3、P1和P2的像，在纸上标出大头针的位置和三棱镜的轮廓如图4-2-11所示图4-2-11(1)在图中画出所需的光路；(2)为了测出三棱镜玻璃的折射率，需要测量哪些物理量？在图中标出它们；(3)计算折射率的公式是n_.解析本题考查用插针法测折射率的应用及数据处理(1)如图所示，画出
11、过P1、P2的入射光线交AC面于O，画出通过P3、P4的出射光线交AB面于O，则光线OO为在三棱镜中的折射光线(2)在所画的图上标明入射角i和折射角r，或用刻度尺测出线段EF、OE、GH、OG的长度(3)n，或n.答案(1)见解析图(2)角i和r或线段EF、OE、GH、OG的长度(3)或10将直角坐标系和等腰直角棱镜ABO如图4-2-12所示放置，腰长为16 cm.为了测棱镜的折射率，从OB边D点注视A棱，分别在D、E点插两枚大头针，且A点的像在DE的直线上，取走棱镜延长DE交x轴于C点，若D、C两点的位置坐标分别为(0,12)和(9,0)，由此可求棱镜的折射率为_图4-2-12解析由题意作出其光路图如图所示由图可知sin i0.8 ，sin r0.6故棱镜的折射率n.答案