2．如圖所示，激光液面控制儀的原理是：固定的一束激光AO以入射角i照射到水平面上，反射光OB射到水平放置的光屏上，屏上用光電管將光訊號轉(zhuǎn)換為電訊號，電訊號輸入控制系統(tǒng)來控制液面的高度，若發(fā)現(xiàn)光點在屏上向右移動了△s距離，即射到點，則液面的高度變化是(　　 )

A.液面降低　　 B.液面升高

C.液面降低　　 D.液面升高

1．　如圖所示，在A點有一個小球，緊靠小球的左方有一個點光源S。現(xiàn)將小球從A點正對著豎直墻平拋出去，打到豎直墻之前，小球在點光源照射下的影子在墻上的運動是　　 (　　 )

A.勻速直線運動　　　　　 B.自由落體運動

C.變加速直線運動　　　　 D.勻減速直線運動

3、復(fù)習(xí)方案

基礎(chǔ)過關(guān)：

重難點： 實驗中的誤差分析

　例3．　 在利用插針法測定玻璃磚折射率的實驗中：

　　 (1)甲同學(xué)在紙上正確畫出玻璃磚的兩個界面aa’和bb’后，不自覺地碰了玻璃磚使它向aa’方向平移了少許，如圖3-84所示。則他測出的折射率值將_____(選填“偏大”、“偏小”或“不變”)；

　　 (2)乙同學(xué)在畫界面時，不自覺地將兩界面aa’、bb’間距畫得比玻璃磚寬度　 大些，如圖3-85所示，則他測得折射率_________(選填“偏大”、“偏小”或“不變”)。

解析：　 (1)如圖3-86所示，甲同學(xué)利用插針法確定入射光線、折射光線后，測得的入射角、折射角沒有受到影響，因此測得的折射率將不變。

　　 (2)如圖3-87所示，乙同學(xué)利用插針法確定人射光線、折射光線后，測得的入射角不受影響，但測得的折射角比真實的折射角偏大，因此測得的折射率偏小。

點評：要分析誤差的大小，關(guān)鍵要分析誤差的來源。弄清在測量過程中，入射角和折射角的測量是偏大了還是偏小了。

典型例題：

例4．某同學(xué)用插針法測定玻璃磚的折射率，他的實驗方法和操作步驟正確無誤。但他處理實驗記錄時發(fā)現(xiàn)玻璃磚的兩個光學(xué)面aa’與bb’不平行，如圖3-83所示。則：

　　 A．P₁P₂與P₃P₄兩條直線平行　　 B．P₁P₂與P₃P₄兩條直線不平行

　　 C．他測出的折射率偏大　　　 D．他測出的折射率不受影響

　 解析：如圖3-83所示．在光線由繃’面進(jìn)入

玻璃磚的偏折現(xiàn)象中：由折射定律

　　 在光線由bb’射出玻璃磚的現(xiàn)象中，同理

　　 若aa’與bb’平行，則i=β，因此α=γ。

此時入射光線AO與出射光線O’B平行。

　　 若aa’與bb’不平行，則i≠β，因此α≠γ。此時入射光線AO與出射光線O’B不平行。選項B正確。　

　　 在具體測定折射率時，要求實驗方法、光路均準(zhǔn)確無誤，折射率的測量值應(yīng)不受aa’與bb’是否平行的影響，選項D正確。

　 　答案：B、D

　　 點評：　 (1)入射光線與出射光線是否平行，取決于玻璃磚兩界面aa’與bb’是否平行。

　　 (2)利用插針法確定光的入射點和出射點，從而確定入射光線和折射光線。此方法可適合應(yīng)用平行玻璃磚、棱鏡、圓柱形玻璃體等。

第5課時　 光學(xué)單元測試

6．?dāng)?shù)據(jù)處理及誤差分析

　此實驗是通過測量入射角和折射角，然后查數(shù)學(xué)用表，找出入射角和折射角的正弦值，再代人中求玻璃的折射率。除運用此方法之外，還有以下處理數(shù)據(jù)的方法：

　　 處理方式(1)：在找到人射光線和折射光線以

后，以入射點0為圓心，以任意長為半徑畫圓，分別

與AO交于C點，與00’(或00’的延長線)交于D

點，過C、D兩點分別向NNl作垂線，交NN’于C’、

D’，用直尺量出CC’和DD’的長。如圖3-81所示。

　 由于，　

　 而CO=DO

　 所以折射率

　　 重復(fù)以上實驗，求得各次折射率計算值，然后求其平均值即為玻璃磚折射率的測量值：

　　 處理方式(2)：根據(jù)折射定律可得　　

　　 因此有　　

　　 在多次改變?nèi)肷浣�、測量相對應(yīng)的入射角和折射角正弦值基礎(chǔ)上，以sina值為橫坐標(biāo)、以sinβ值為縱坐標(biāo)，建立直角坐標(biāo)系。如圖3-82所示。描數(shù)據(jù)點，過數(shù)據(jù)點連線得一條過原點的直線。

　　 求解圖線斜率，設(shè)斜率為k，則。

　　　 故玻璃磚折射率

5．注意事項

　　 (1)實驗時，盡可能將大頭針豎直插在紙上，且P₁和P₂之間、P₂與O點之間、P₃與P₄之間、P₃與0’之間距離要稍大一些。

　　 (2)入射角a應(yīng)適當(dāng)大一些，以減小測量角度的誤差。但入射角不宜太大，也不宜太小。

　　 (3)在操作時，手不能觸摸玻璃磚的光潔光學(xué)面。更不能用玻璃磚界面代替直尺畫界線。

　　 (4)在實驗過程中，玻璃磚與白紙的相對位置不能改變。

　　 (5)玻璃磚應(yīng)選用寬度較大的，宜在5cm以上。若寬度太小，則測量誤差較大。

4．實驗步驟及調(diào)整安裝

　 (1)將白紙用圖釘按在繪圖板上。

　 (2)在白紙上畫出一條直線aa’作為界面

(線)，過aa’上的一點O畫出界面的法線NN’，并

畫一條線段AO作為入射光線。

　　 (3)把長方形玻璃磚放在白紙上，使它的長邊跟aa’對齊，畫出玻璃磚的另一邊NN’

　　 (4)在直線AO上豎直插上兩枚大頭針P₁、P₂，透過玻璃磚觀察大頭針P_l、P₂的像，調(diào)整視線方向，直到P₂檔住P₁的像。再在觀察的這一側(cè)插兩枚大頭針P₃、P₄，使P₃檔住P_l、P₂的像，P₄檔住P₃及P₁、P₂的像，記下P₃、P₄的位置。

　　 (5)移去大頭針和玻璃磚，過P₃、P₄所在處作直線O’B，與bb’交于0’，直線0’B就代表了沿AO方向入射的光線通過玻璃磚后的傳播方向。

　　 (6)連接00’，入射角a=∠AON，折射角β=∠O'ON’。用量角器量出入射角和折射角，從三角函數(shù)表中查出它們的正弦值，把這些數(shù)據(jù)記錄在自己設(shè)計的表格中。

　　 (7)用上述方法分別求出入射角分別為30⁰、45⁰、60⁰時的折射角，查出它們的正弦值，填人表格中。

　　 (8)算出不同入射角時的比值面，最后求出在幾次實驗中所測面的平均值，即為玻璃磚折射率的測量值。

2．實驗原理 　

　　 如圖3-80所示，用插針法找出與入射光線AO對應(yīng)的出射光線O’B，確定出O’點，畫出折射光線00’，然后測量出角α和β，根據(jù)計算玻璃的折射率。

　 3．實驗器材

　 白紙，圖釘，大頭針，直尺，鉛筆，量角器，平

木板，長方形玻璃磚。

1．實驗?zāi)康?/p>

　　 測定玻璃的折射率，掌握光發(fā)生折射時入射角和折射角的確定方法。

2、知識網(wǎng)絡(luò)

1、高考解讀

真題品析

知識：測定玻璃的折射率

　 例1．某同學(xué)在測定一厚度均勻的圓柱形玻璃的

折射率時，先在白紙上作一與玻璃圓柱同半徑的

圓，圓心為0，將玻璃圓柱平放在白紙上，使其邊

界與所畫的圓重合，在玻璃一側(cè)豎直插兩枚大頭

針P₁和P₂，在另一側(cè)再先后插兩枚大頭針P₃和

P₄，使從另一側(cè)隔著玻璃觀察時，大頭針P₄、P₃和P₂、P₁的像恰好在一條直線上，移去玻璃圓柱和大頭針后，在白紙上得到如圖3-91所示，在圖中畫出：

　　 ①沿P₁、P₂連線方向的入射線通過圓形玻璃后的傳播方向；

　　 ②光線在玻璃內(nèi)的傳播方向；

　　 ③在光線的入射點作法線，標(biāo)出入射角α和折射角β；

　　 ④寫出計算玻璃折射率的公式(不必計算)。

　解析：1．能根據(jù)該同學(xué)的記錄測定玻璃的折射率，如圖3-92所示，設(shè)人射角∠DON=α，折射角∠O’ON’=β，由折射定律得：　　 2．其中③、④、⑤有錯誤或不要；在③中應(yīng)使直尺與玻璃磚的界面對齊，移開玻璃磚后再畫邊界線；在④中入射角要取0⁰以外的五組數(shù)據(jù)；在⑤中大頭針要豎直插牢，觀察時看針腳是否在同一條直線上；　　 3．肯定插錯了的同學(xué)是乙，測量締果最準(zhǔn)確的是丁　 4．偏小　 5．如圖3-93；　　 玻璃折射率。

點評：準(zhǔn)確畫出光路圖，搞清其原理，這類題就不難解決了

熱點關(guān)注

知識：利用插針法測定玻璃的折射率

例2．利用插針法可以測量半圓柱形玻璃磚的折射率。實驗方法如下：

在白紙上做一直線MN，并做出它的一條垂線AB，將半圓柱形玻璃磚(底面的圓心為O)放在白紙上，使它的直邊與直線MN對齊，把半圓的邊緣描在紙上。在垂線AB上插兩個大頭針P₁和P₂，然后在半圓柱形玻璃磚的右側(cè)插上適量的大頭針，可以確定光線P₁P₂通過玻璃磚后的光路，從而求出玻璃的折射率。實驗室中提供的器材除了半圓柱形玻璃磚、木板和大頭針外，還有量角器等。

(1)某學(xué)生用上述方法測量玻璃的折射率，在他畫出的垂線AB上插P₁、P₂兩枚大頭針，但在半圓柱形玻璃磚右側(cè)的區(qū)域內(nèi)，不管眼睛放在何處，都無法透過玻璃磚同時看到P₁、P₂的像，原因是_________________，他應(yīng)該采取的措施是_____________。

(2)為了確定光線P₁P₂通過玻璃磚后的光路，在玻璃磚的右側(cè)，最少應(yīng)插___枚大頭針。

(3)請在半圓柱形玻璃磚的右側(cè)估計所插大頭針的大概位置，并用“×”表示，做出光路圖。

解析：⑴光線P₁P₂垂直于界面進(jìn)入半圓柱形玻璃磚后到達(dá)圓弧面上的入射角大于臨界角，發(fā)生全反射現(xiàn)象，光不能從圓弧面折射出來，向上移動半圓柱形玻璃磚，使到達(dá)圓弧面上的光線的入射角小于臨界角

⑵1

⑶光路圖如圖(光在圓弧面上D點發(fā)生折射，法線為OD直線)入射角i和折射角r　

點評：由光密到光疏，有可能要發(fā)生全反射現(xiàn)象