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测定玻璃砖的折射率导学案

2016年10月09日 00:20:06 访问量:470

知能演练提升.tif

[教材实验·练基础]

1.某同学做“测定玻璃的折射率”实验时,用他测得的多组入射角θ1与折射角θ2作出sin θ1sin θ2图象如图实-148所示。下列判断中正确的是(  )

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图实-148

A.他做实验时,研究的是光线从空气射入玻璃的折射现象

B.玻璃的折射率为0.67

C.玻璃的折射率为1.5

D.玻璃的临界角的正弦值为0.67

解析:ACD sin θ1sin θ2图线可知1.51,而介质的折射率都比真空(或空气)n01大,故光是从空气射入玻璃的,入射角为θ1A项正确;由折射率定义知n1.5C项正确,B项错误;由临界角定义可知临界角的正弦值sin C0.67D项正确。

2(2012·江苏高考)“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AB,在另一侧再竖直插两个大头针CD。在插入第四个大头针D时,要使它________。如图实-149是在白纸上留下的实验痕迹,其中直线aa′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)

 

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图实-149

解析:测定玻璃折射率的实验是利用大头针得到进入玻璃的入射光线,在另一侧插入大头针挡住前面的AB的像来确定C,同样插入大头针D挡住CAB的像,CD确定了出射光线,利用入射点和出射点的连线来确定折射光线,作出法线,用量角器量出入射角θ1和折射角θ2,从而利用折射定律n确定玻璃的折射率。

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答案:挡住CAB的像 1.8(1.61.9都算对)

3(2012·重庆高考)如图实-1410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abc的位置相同,且插在c位置的针正好挡住插在ab位置的针的像,但最后一个针孔的位置不同,分别为de两点,如图乙所示。计算折射率时,用________(de)点得到的值较小,用________(de)点得到的值误差较小。

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图实-1410

解析:光学面若被手接触污染,会影响观察效果,增加实验误差,故玻璃砖的光学面不能用手直接触摸,第一空填光学,计算玻璃折射率时,需将c点与de点连接,即为出射光线,连接d时,入射光ab的折射角更大,计算出的折射率更小,第二空填d,又因长方体玻璃砖两光学面平行,出射光与入射光应该平行,根据图中de两点的位置,用e点时出射光与入射光更接近于平行,误差更小,第三空应填e

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答案:光学 d e

[改进实验·练能力]

1.在用插针法测定玻璃的折射率的实验中,某同学操作步骤如下:

①用图钉将记录光路的白纸固定在平板上;

②手拿玻璃砖的毛面或棱,将其轻放在白纸上;

③用铅笔环绕玻璃砖画出边界aa′和bb′;

④在aa′上选择一点O,作为不同入射角的入射光线的共同入射点,画出入射角θ1分别为30°45°的入射光线;

⑤用“插针法”分别得到各条入射光线的出射光线,观察时着重看大头针针帽是否在一条直线上,取下玻璃砖、大头针,连接各针孔,发现所画折射光线中有两条相交,量出各个折射角θ2

⑥按公式分别计算,取三个值的算术平均值。

(1)以上步骤中有错误或不妥之处的是________

(2)应改正为______________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

解析:(1)有错误或不妥之处的是③④⑤

(2)中应先画出一条直线,把玻璃砖的一边与其重合,再使直尺与玻璃砖的界面对齐,移开玻璃砖后再画边界线;中入射角要取以外的三组数据;中大头针要竖直插牢,观察时看针脚是否在同一条直线上。

答案:见解析

2. (2011·天津高考)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。开始玻璃砖的位置如图实-1411中实线所示,使大头针 P1P2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,同时在玻璃砖的直径边一侧观察 P1P2 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。此时只须测量出________,即可计算出玻璃砖的折射率。请用你的测量量表示出折射率 n ________

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图实-1411

解析:P2挡住P1的像的现象恰好消失意味着刚好发生全反射现象,此时玻璃砖内光线的入射角恰好等于临界角C,玻璃砖转过θ,入射光路的法线也转过同样的角度,入射角θC。根据nn

答案:玻璃砖直径边绕O点转过的角度 θ 

3.一块玻璃砖有两个相互平行的表面,其中一个表面是镀银的(光线不能通过此表面)。现要测定此玻璃砖的折射率,给定的器材还有:白纸、铅笔、大头针4(P1P2P3P4)、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。在纸面上画出直线aa′和bb′,aa′表示镀银的玻璃表面,bb′表示另一表面,如图实-1412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。

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图实-1412

(1)为了测量折射率,应如何正确使用大头针P3P4?

试在图实-1412中标出P3P4的位置。

(2)然后,移去玻璃砖与大头针。试在图实-1412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。

(3)写出用θ1θ2表示的折射率公式为n________

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解析:(1)bb一侧观察P1P2(经过bb折射、aa反射,再经过bb折射)的像,在适当的位置插上P3,使得P3P1P2的像在一条直线上,即让P3挡住P1P2的像;再插上P4,让它挡住P2P1的像和P3P3P4的位置如图所示。

(2)P1P2作直线与bb交于O

P3P4作直线与bb交于O

利用刻度尺找到OO的中点M

O点作bb的垂线CD,过M点作bb的垂线与aa相交于N,如图所示,连接ON

⑤∠P1ODθ1CONθ2

(3)由折射率的定义可得n

答案:见解析

 

编辑:营山中学
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