高考物理一輪總復(fù)習(xí) 高考熱點(diǎn)專題 液體折射率的測(cè)量課件 新人教版

高考熱點(diǎn)專題(十二)液體折射率的測(cè)量【熱點(diǎn)概述【熱點(diǎn)概述】高考對(duì)本考點(diǎn)的考查一般以選擇題的形式出現(xiàn)，重點(diǎn)放在考查高考對(duì)本考點(diǎn)的考查一般以選擇題的形式出現(xiàn)，重點(diǎn)放在考查光學(xué)一些重要的規(guī)律和概念上，幾何光學(xué)側(cè)重于光學(xué)一些重要的規(guī)律和概念上，幾何光學(xué)側(cè)重于“光路光路”的考的考查（折射、全反射、棱鏡等），一般是考查光線的去向的定性查（折射、全反射、棱鏡等），一般是考查光線的去向的定性分析和定量計(jì)算問題，折射率是聯(lián)系幾何光學(xué)與波動(dòng)光學(xué)的重分析和定量計(jì)算問題，折射率是聯(lián)系幾何光學(xué)與波動(dòng)光學(xué)的重要物理量。要物理量?！緹狳c(diǎn)透析【熱點(diǎn)透析】折射率、折射率的測(cè)量是幾何光學(xué)中的重點(diǎn)，折折射率、折射率的測(cè)量是幾何光學(xué)中的重點(diǎn)，折射率的測(cè)量實(shí)驗(yàn)是一個(gè)可以充分發(fā)揮學(xué)生想象力的實(shí)驗(yàn)。透明射率的測(cè)量實(shí)驗(yàn)是一個(gè)可以充分發(fā)揮學(xué)生想象力的實(shí)驗(yàn)。透明液體折射率的測(cè)量方法，能拓寬學(xué)生的視野，加深對(duì)折射率、液體折射率的測(cè)量方法，能拓寬學(xué)生的視野，加深對(duì)折射率、折射率的測(cè)量等知識(shí)的理解和掌握。折射率的測(cè)量等知識(shí)的理解和掌握。一、成像法一、成像法如圖，在水槽底面上平放一把刻度如圖，在水槽底面上平放一把刻度尺，在水槽中裝滿透明液體，沿尺，在水槽中裝滿透明液體，沿DBDB方向能看到刻度尺上的方向能看到刻度尺上的E E點(diǎn)，能點(diǎn)，能夠讀出夠讀出BEBE的長度，再測(cè)量出水槽的長度，再測(cè)量出水槽高度高度h h和和BCBC長度。據(jù)折射定律有長度。據(jù)折射定律有2222BCsiniBChnECsinrECh?！纠C【例證 1 1】如圖所示，巡查員如圖所示，巡查員站立于一空的貯液池邊，檢站立于一空的貯液池邊，檢查池角處出液口的安全情況。查池角處出液口的安全情況。已知池寬為已知池寬為L L，照明燈到池底，照明燈到池底的距離為的距離為H H，若保持照明光束，若保持照明光束方向不變，向貯液池中注入某方向不變，向貯液池中注入某種液體，當(dāng)液面高為種液體，當(dāng)液面高為 時(shí)，池底的光斑距離出液口時(shí)，池底的光斑距離出液口 。試。試求此種液體的折射率求此種液體的折射率n n。H2L4【解析【解析】依題意作出光路圖依題意作出光路圖, ,如圖所示，如圖所示，有有 ， 。答案：答案：122LsinHL222LL24sinHLL()()224221222sinL4HnnsinLH由 可得： 2222L4HLH二、影像法二、影像法水槽中裝入一定量的透明液體，水槽中裝入一定量的透明液體，在液面上放一個(gè)不透明薄片，在液面上放一個(gè)不透明薄片，在薄片中央正上方懸掛一個(gè)在薄片中央正上方懸掛一個(gè)點(diǎn)光源，水槽底面會(huì)形成薄點(diǎn)光源，水槽底面會(huì)形成薄片的影，如圖所示，測(cè)量出薄片的直徑片的影，如圖所示，測(cè)量出薄片的直徑d d1 1，水槽底面薄片影的，水槽底面薄片影的直徑直徑d d2 2，測(cè)量出點(diǎn)光源到液面的高度，測(cè)量出點(diǎn)光源到液面的高度h h1 1以及液面的高度以及液面的高度h h2 2。1122221111dd2sinidd4hh2()21212222212122dddd2sinrdddd4hh2（）（）122221121212221211122212dd4hdd4hdsininddsinrddd4hdd4h（）（）【例證【例證 2 2】如圖所示，裝有某如圖所示，裝有某液體的池深為液體的池深為h h，一根長直木棍，一根長直木棍豎直地插入水底，棍露出水面部豎直地插入水底，棍露出水面部分的長度為分的長度為 ，當(dāng)太陽光與水，當(dāng)太陽光與水平面夾角為平面夾角為6060斜射到水面時(shí)，斜射到水面時(shí)，棍在水底的影子的長度為棍在水底的影子的長度為h h，該液體的折射率，該液體的折射率n n為多少為多少? ? 3h2【解析】【解析】依題意畫出如圖所示依題意畫出如圖所示的示意圖，且的示意圖，且AOAO長為長為 ，因因AOO=60AOO=60，所以，所以 ，則則據(jù)折射定律有據(jù)折射定律有答案：答案：3h23hBCOOhtan3022 hCDhBC2sin305nsinr252三、全反射法三、全反射法有一裝滿水的臉盆，量出圓木有一裝滿水的臉盆，量出圓木塞的半徑塞的半徑r r，在圓木塞的圓心處，在圓木塞的圓心處垂直于圓木塞插一枚大頭針，垂直于圓木塞插一枚大頭針，讓木塞浮于水面上，調(diào)整大頭讓木塞浮于水面上，調(diào)整大頭針插入的深度，直至從液面上方各個(gè)方向觀察，恰好看不到大針插入的深度，直至從液面上方各個(gè)方向觀察，恰好看不到大頭針，如圖所示，量出大頭針的高度頭針，如圖所示，量出大頭針的高度h h，算出，算出OAOA，臨界角，臨界角C C的正的正弦弦 可求得水的折射率。可求得水的折射率。r1sinC,nOAsinC由【例證【例證 3 3】如圖所示，一個(gè)半徑為如圖所示，一個(gè)半徑為r r的圓木板靜止在液面上，在圓木板的圓木板靜止在液面上，在圓木板圓心圓心O O的正下方的正下方H=rH=r處有一點(diǎn)光源處有一點(diǎn)光源S S，在液面上方恰好觀察不到點(diǎn)光源在液面上方恰好觀察不到點(diǎn)光源S S所發(fā)出的光，求該液體的折射率。所發(fā)出的光，求該液體的折射率?！窘馕觥俊窘馕觥咳粼谒嫔戏接^察不到點(diǎn)光源所發(fā)出的光，則入射到若在水面上方觀察不到點(diǎn)光源所發(fā)出的光，則入射到圓木板邊緣的光線將發(fā)生全反射，設(shè)臨界角為圓木板邊緣的光線將發(fā)生全反射，設(shè)臨界角為C C，則，則tanC=1,C=45tanC=1,C=45，據(jù)，據(jù)sinC= ,sinC= ,得得n= n= 。答案：答案：1n22四、插針法四、插針法把測(cè)量液體折射率轉(zhuǎn)換成測(cè)量固體折射率。用薄玻璃制成一定把測(cè)量液體折射率轉(zhuǎn)換成測(cè)量固體折射率。用薄玻璃制成一定高度的水槽，在其中裝滿透明液體，我們利用插針法就可以找高度的水槽，在其中裝滿透明液體，我們利用插針法就可以找到入射角和折射角，用量角器測(cè)量出入射角到入射角和折射角，用量角器測(cè)量出入射角i i和折射角和折射角r r，從而，從而測(cè)量液體的折射率。測(cè)量液體的折射率。【例證【例證 4 4】學(xué)校開展研究性學(xué)習(xí)，某學(xué)校開展研究性學(xué)習(xí)，某研究小組的同學(xué)根據(jù)所學(xué)的光學(xué)知識(shí)，研究小組的同學(xué)根據(jù)所學(xué)的光學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)量液體折射率的儀器，設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)量液體折射率的儀器，如圖所示。在一圓盤上，過其圓心如圖所示。在一圓盤上，過其圓心O O作兩條互相垂直的直徑作兩條互相垂直的直徑BCBC、EFEF，在半，在半徑徑OAOA上，垂直盤面插下兩枚大頭針上，垂直盤面插下兩枚大頭針P P1 1、P P2 2并保持并保持P P1 1、P P2 2位置不變，每次測(cè)量時(shí)讓圓盤的下半部分豎直位置不變，每次測(cè)量時(shí)讓圓盤的下半部分豎直浸入液體中，而且總使得液面與直徑浸入液體中，而且總使得液面與直徑BCBC相平，相平，EFEF作為界面的法作為界面的法線，而后在圖中右上方區(qū)域觀察線，而后在圖中右上方區(qū)域觀察P P1 1、P P2 2的像，并在圓周上插上的像，并在圓周上插上大頭針大頭針P P3 3，使，使P P3 3正好擋住正好擋住P P1 1、P P2 2，同學(xué)們通過計(jì)算，預(yù)先在圓，同學(xué)們通過計(jì)算，預(yù)先在圓周周ECEC部分刻好了折射率的值，這樣只要根據(jù)部分刻好了折射率的值，這樣只要根據(jù)P P3 3所插的位置，就所插的位置，就可直接讀出液體折射率的值，則：可直接讀出液體折射率的值，則：（1 1）若）若AOF=30AOF=30，OPOP3 3與與OCOC的夾角為的夾角為3030，則，則P P3 3處所對(duì)應(yīng)的處所對(duì)應(yīng)的折射率的值為折射率的值為_。（2 2）圖中）圖中P P3 3、P P4 4兩位置哪一處所對(duì)應(yīng)的折射率值大？兩位置哪一處所對(duì)應(yīng)的折射率值大？答：答：_。（3 3）作）作AOAO的延長線交圓周于的延長線交圓周于K K，K K處所對(duì)應(yīng)的折射率值應(yīng)處所對(duì)應(yīng)的折射率值應(yīng)為為_。 【解析】【解析】(1)(1)根據(jù)折射定律根據(jù)折射定律 ，題中，題中i=60i=60，r=AOF=30r=AOF=30，所以，所以 。(2)(2)圖中圖中P P4 4對(duì)應(yīng)的入射角大于對(duì)應(yīng)的入射角大于P P3 3所對(duì)應(yīng)的入射角，所以所對(duì)應(yīng)的入射角，所以P P4 4位置位置處對(duì)應(yīng)的折射率大。處對(duì)應(yīng)的折射率大。(3)(3)因因A A、O O、K K在一條直線上，入射角等于折射角，所以在一條直線上，入射角等于折射角，所以K K處對(duì)處對(duì)應(yīng)的折射率應(yīng)為應(yīng)的折射率應(yīng)為1 1。答案：答案：（1 1）1.73 1.73 （2 2）P P4 4處處 （3 3）1 1sininsinrsin60n1.73sin30【熱點(diǎn)集訓(xùn)】【熱點(diǎn)集訓(xùn)】1.1.某學(xué)習(xí)小組利用塑料食用油圓桶（去某學(xué)習(xí)小組利用塑料食用油圓桶（去掉上半部）、小石子掉上半部）、小石子A A來測(cè)定水的折射來測(cè)定水的折射率，如圖所示，當(dāng)桶內(nèi)沒有水時(shí)，從某率，如圖所示，當(dāng)桶內(nèi)沒有水時(shí)，從某點(diǎn)點(diǎn)B B恰能看到桶底邊緣的某點(diǎn)恰能看到桶底邊緣的某點(diǎn)C C；當(dāng)桶內(nèi)；當(dāng)桶內(nèi)水的深度等于桶高的一半時(shí)，仍沿水的深度等于桶高的一半時(shí)，仍沿BCBC方方向看去，恰好看到桶底上的小石子向看去，恰好看到桶底上的小石子A A，A A在圓桶的底面直徑在圓桶的底面直徑CDCD上。用毫米刻度尺測(cè)得直徑上。用毫米刻度尺測(cè)得直徑CD=16.00 cmCD=16.00 cm，桶高桶高DE=12.00 cmDE=12.00 cm，距離，距離AC=3.50 cmAC=3.50 cm。求水的折射率。求水的折射率n n?！窘馕觥俊窘馕觥孔鞒龉饴穲D如圖所示，根據(jù)折射作出光路圖如圖所示，根據(jù)折射定律有定律有 , ,解得解得n=n=答案：答案：211121sinO AO Cn,sin,sinsinOAOC 43432.2.如圖所示，置于空氣中的一個(gè)不透明容器內(nèi)盛滿某種透明如圖所示，置于空氣中的一個(gè)不透明容器內(nèi)盛滿某種透明液體。容器底部靠近器壁處有一豎直放置的液體。容器底部靠近器壁處有一豎直放置的6.0 cm6.0 cm長的線光源。長的線光源?？拷€光源一側(cè)的液面上蓋有一遮光板，另一側(cè)有一水平放置靠近線光源一側(cè)的液面上蓋有一遮光板，另一側(cè)有一水平放置的與液面等高的望遠(yuǎn)鏡，用來觀察線光源。開始時(shí)通過望遠(yuǎn)鏡的與液面等高的望遠(yuǎn)鏡，用來觀察線光源。開始時(shí)通過望遠(yuǎn)鏡不能看到線光源的任何一部分。將線光源沿容器底向望遠(yuǎn)鏡一不能看到線光源的任何一部分。將線光源沿容器底向望遠(yuǎn)鏡一側(cè)平移至某處時(shí)，通過望遠(yuǎn)鏡剛好可以看到線光源底端，再將側(cè)平移至某處時(shí)，通過望遠(yuǎn)鏡剛好可以看到線光源底端，再將線光源沿同一方向移動(dòng)線光源沿同一方向移動(dòng)8.0 cm8.0 cm，剛好可以看到其頂端。求此液，剛好可以看到其頂端。求此液體的折射率體的折射率n n。 【解析】【解析】若線光源底端在若線光源底端在A A點(diǎn)時(shí)，望遠(yuǎn)鏡內(nèi)剛好可看到點(diǎn)時(shí)，望遠(yuǎn)鏡內(nèi)剛好可看到線光源的底端，則有線光源的底端，則有: :AOO=AOO=其中其中為此液體到空氣的為此液體到空氣的全反射臨界角，由折射定律得全反射臨界角，由折射定律得: :1sinn 同理，線光源頂端在同理，線光源頂端在B B1 1點(diǎn)時(shí)，望遠(yuǎn)鏡內(nèi)剛好可看到線光源的頂點(diǎn)時(shí)，望遠(yuǎn)鏡內(nèi)剛好可看到線光源的頂端，則端，則:B:B1 1OO=OO=由圖中幾何關(guān)系得由圖中幾何關(guān)系得: :解得解得: :答案：答案：1.251.251ABsinAB 221ABBBn1.25AB3.3.某同學(xué)用刻度尺測(cè)定如圖所示的容器內(nèi)某種液體的折射率，某同學(xué)用刻度尺測(cè)定如圖所示的容器內(nèi)某種液體的折射率，實(shí)驗(yàn)步驟如下：實(shí)驗(yàn)步驟如下：a.a.用刻度尺測(cè)出容器瓶口內(nèi)徑為用刻度尺測(cè)出容器瓶口內(nèi)徑為12 cm12 cm；b.b.在瓶內(nèi)裝滿液體；在瓶內(nèi)裝滿液體；c.c.將刻度尺沿容器邊緣豎直插入液體中；將刻度尺沿容器邊緣豎直插入液體中；d.d.沿容器內(nèi)側(cè)邊緣沿容器內(nèi)側(cè)邊緣D D點(diǎn)向液體中刻度尺正點(diǎn)向液體中刻度尺正面看去，恰能看到刻度尺的面看去，恰能看到刻度尺的0 0刻度（即圖刻度（即圖中中A A點(diǎn)）的像與點(diǎn)）的像與B B點(diǎn)刻度的像點(diǎn)刻度的像BB重合。重合。e.e.液面恰與刻度尺的液面恰與刻度尺的C C點(diǎn)相平，讀出點(diǎn)相平，讀出C C點(diǎn)的刻度為點(diǎn)的刻度為16 cm16 cm，B B點(diǎn)的點(diǎn)的刻度為刻度為25 cm25 cm。（1 1）試?yán)靡陨蠑?shù)據(jù)求出該液體的折射率；）試?yán)靡陨蠑?shù)據(jù)求出該液體的折射率；（2 2）若仍在容器邊緣）若仍在容器邊緣D D點(diǎn)觀察刻度尺，通過計(jì)算判斷能否看到點(diǎn)觀察刻度尺，通過計(jì)算判斷能否看到刻度尺的刻度尺的7 cm7 cm刻度線的像?？潭染€的像?！窘馕觥俊窘馕觥浚? 1）設(shè)折射角為）設(shè)折射角為1 1，入射角為，入射角為2 2，則有，則有 , ,由折射定律可得該液體的折射率由折射定律可得該液體的折射率 。1222221212sin0.8,sin0.61291216 12sin4nsin3（2 2）如圖所示，設(shè)光線的入射角為）如圖所示，設(shè)光線的入射角為3 3，則有則有 , ,該液體臨界角該液體臨界角 ，由由sinsin3 3sinCsinC，即，即3 3CC，可知無法從原來方向看到刻度尺的可知無法從原來方向看到刻度尺的7 cm7 cm刻度線的像。刻度線的像。答案：答案：（1 1） （2 2）見解析）見解析32212sin0.812167 （）13sinCn443