1、实验:测量玻璃的折射率自主阅读一、实验目的测玻璃砖的折射率二、实验原理用“插针法”确定入射光线和相应的出射光线,就能在玻璃砖中画出对应的折射光线,用量角器测出入射角1和折射角2,根据折射定律计算出玻璃的折射率n=。三、实验器材对面平行的玻璃砖一块,大头针四枚,白纸一张,刻度尺一把或三角板一个,量角器一个。自主阅读四、实验步骤1.如图所示,将白纸用图钉钉在平木板上。2.在白纸上画出一条直线aa作为界面(线),过aa上的一点O画出界面的法线NN,并AO作为入射光线。3.把长方形玻璃砖放在白纸上,使它的长边跟aa对齐,画出玻璃砖的另一边bb。画一条线段自主阅读4.在直线AO上插上两枚大头针P1、P2
2、,透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像,调整视线方向直到的像挡住的像,再在观察者一侧插上两枚大头针P3、P4,使挡住P1、P2的像,挡住P3及P1、P2的像,记下P3、P4的位置。5.移去大头针和玻璃砖,过P3、P4所在处作直线OB与bb交于O,直线 就代表了沿AO方向入射的光线通过玻璃砖后的传播方向。6.连接,入射角1=,折射角2=,用量角器量出入射角和折射角。7.用上述方法测出入射角1分别为30、45、60时的折射角2。竖直P2P1竖直P3P4OBOO AON OON 自主阅读五、数据处理1.计算法:通过测量入射角和折射角,然后查数学用表,得出入射角和折射角的正弦值,再代入n=中求多次不同入
3、射角时n的值,然后取其平均值,即为玻璃砖的折射率。2.图像法:求出多组对应的入射角与折射角的正弦值,作出sin1-sin2图像,由n=可知图像应为直线,如图所示,其为折射率。斜率自主阅读3.单位圆法:在不使用量角器的情况下,可以用画单位圆法。(1)以入射点O为圆心,以一定长度R为半径画圆,交入射光线OA于E点,交折射光线OO于E点,过E作NN的垂线EH,过E作NN的垂线EH,如图所示。第四章实验测量玻璃的折射率2020-2021【新教材】人教版高中物理选修第一册PPT优质课件(共27张)第四章实验测量玻璃的折射率2020-2021【新教材】人教版高中物理选修第一册PPT优质课件(共27张)自主
4、阅读六、注意事项1.实验时,尽可能将大头针竖直插在纸上,且大头针之间及大头针与光线转折点之间的距离要稍大一些。2.入射角1应适当大一些,以减小测量角度的误差,但入射角不宜太大。3.在操作时,手不能触摸玻璃砖的光洁面,更不能把玻璃砖界面当尺子画界线。4.在实验过程中,玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。5.玻璃砖应选用宽度较大的,宜在5cm以上。若宽度太小,则测量误差较大。第四章实验测量玻璃的折射率2020-2021【新教材】人教版高中物理选修第一册PPT优质课件(共27张)第四章实验测量玻璃的折射率2020-2021【新教材】人教版高中物理选修第一册PPT优质课件(共27张)自主阅读七、实验误差1
5、.入射光线和出射光线画得不够精确。因此,要求插大头针时两大头针间距应稍大。2.入射角、折射角测量不精确。为减小测角时的相对误差,入射角要稍大些,但不宜太大,入射角太大时,反射光较强,折射光会相对较弱。第四章实验测量玻璃的折射率2020-2021【新教材】人教版高中物理选修第一册PPT优质课件(共27张)第四章实验测量玻璃的折射率2020-2021【新教材】人教版高中物理选修第一册PPT优质课件(共27张)问题一问题二当堂检测实验数据处理方法典例剖析例题1在测量玻璃的折射率实验中,主要步骤如下:(1)如图,在放置好平行玻璃砖的白纸上竖直插上大头针P1、P2确定入射光线,然后在另一侧透过玻璃砖观察
6、,插上大头针P3,使它挡住P2、P1的像,接着插上第四枚大头针P4,使它挡住。(2)撤去玻璃砖,在实验记录图(如图)中补画出完整的光路图。(3)根据正确的光路图进行测量和计算,求得该玻璃砖的折射率n=(保留一位小数)。第四章实验测量玻璃的折射率2020-2021【新教材】人教版高中物理选修第一册PPT优质课件(共27张)第四章实验测量玻璃的折射率2020-2021【新教材】人教版高中物理选修第一册PPT优质课件(共27张)问题一问题二当堂检测解析:(1)第四枚大头针P4要挡住P3及P2、P1的像。(2)光路如图所示。(3)根据正确的光路图进行测量可得入射角1=45,折射角2=30,得该玻璃砖的
7、折射率答案:(1)P3及P2、P1的像(2)光路图见解析(3)1.4第四章实验测量玻璃的折射率2020-2021【新教材】人教版高中物理选修第一册PPT优质课件(共27张)第四章实验测量玻璃的折射率2020-2021【新教材】人教版高中物理选修第一册PPT优质课件(共27张)问题一问题二当堂检测变式训练1用圆弧状玻璃砖做测量玻璃折射率的实验时,先在白纸上放好圆弧状玻璃砖,在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1、P2,然后在玻璃砖的另一侧观察,调整视线使P1的像被P2的像挡住,接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和P4,使P3挡住P1和P2的像,P4挡住P3以及P1和P2的像,在纸上标出大头针位置
8、和圆弧状玻璃砖轮廓如图甲所示(O为两圆弧圆心,图中已画出经过P1、P2点的入射光线)。(1)在图上补画出所需的光路;(2)为了测出玻璃的折射率,需要测量入射角和折射角,请在图中的AB分界面上画出这两个角;第四章实验测量玻璃的折射率2020-2021【新教材】人教版高中物理选修第一册PPT优质课件(共27张)第四章实验测量玻璃的折射率2020-2021【新教材】人教版高中物理选修第一册PPT优质课件(共27张)问题一问题二当堂检测(3)多次改变入射角,测得几组入射角和折射角,根据测得的入射角和折射角的正弦值,画出了如图乙所示的图像,由图像可知该玻璃的折射率n=。第四章实验测量玻璃的折射率2020
9、-2021【新教材】人教版高中物理选修第一册PPT优质课件(共27张)第四章实验测量玻璃的折射率2020-2021【新教材】人教版高中物理选修第一册PPT优质课件(共27张)问题一问题二当堂检测解析:(1)连接P3、P4与CD交于一点,此交点即为光线从玻璃砖中射出的位置,又由于P1、P2的连线与AB的交点即为光线进入玻璃砖的位置,连接两点即可作出玻璃砖中的光线,如图所示。(2)连接O点与光线在AB上的入射点即为法线,作出入射角和折射角如图中i、r所示。(3)图像的斜率=n,由题图乙可知斜率为1.5,即玻璃的折射率为1.5。答案:(1)见解析图(2)见解析图(3)1.5第四章实验测量玻璃的折射率
10、2020-2021【新教材】人教版高中物理选修第一册PPT优质课件(共27张)第四章实验测量玻璃的折射率2020-2021【新教材】人教版高中物理选修第一册PPT优质课件(共27张)问题一问题二当堂检测实验误差的分析典例剖析例题2在利用插针法测量玻璃折射率的实验中:(1)甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa和bb后,不小心碰了玻璃砖使它向aa方向平移了少许,如图甲所示。则他测出的折射率将(选填“偏大”“偏小”或“不变”);(2)乙同学在画界面时,不小心将两界面aa、bb间距画得比玻璃砖宽度大些,如图乙所示,则他测得的折射率(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。第四章实验测量玻璃的折射率202
11、0-2021【新教材】人教版高中物理选修第一册PPT优质课件(共27张)第四章实验测量玻璃的折射率2020-2021【新教材】人教版高中物理选修第一册PPT优质课件(共27张)问题一问题二当堂检测解析:(1)如图甲所示,入射点为入射光线与aa直线的交点,出射点为出射光线与bb直线的交点,两交点的连线为折射光线,由图甲可知,测得的入射角、折射角与真实的入射角、折射角相等,因此测得的折射率将不变。(2)如图乙所示,乙同学利用插针法确定入射光线、折射光线后,测得的入射角不受影响,但测得的折射角比真实的折射角偏大,因此测得的折射率偏小。答案:(1)不变(2)偏小第四章实验测量玻璃的折射率2020-20
12、21【新教材】人教版高中物理选修第一册PPT优质课件(共27张)第四章实验测量玻璃的折射率2020-2021【新教材】人教版高中物理选修第一册PPT优质课件(共27张)问题一问题二当堂检测规律方法 解决此类误差问题的思路:(1)画出正确操作和因操作不当的光路图。(2)分析入射角、折射角相对于真实角的变化情况。(3)根据=n分析折射率的变化情况。第四章实验测量玻璃的折射率2020-2021【新教材】人教版高中物理选修第一册PPT优质课件(共27张)第四章实验测量玻璃的折射率2020-2021【新教材】人教版高中物理选修第一册PPT优质课件(共27张)问题一问题二当堂检测变式训练2如图所示,某同学
13、用插针法测量一半圆形玻璃砖的折射率。在平铺的白纸上垂直纸面插大头针P1、P2确定入射光线,并让入射光线过圆心O,在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针P3,使P3挡住P1、P2的像,连接OP3,图中MN为分界面,虚线半圆与玻璃砖对称,B、C分别是入射光线、折射光线与圆的交点,AB、CD均垂直于法线并分别交法线于A、D点。(1)设AB的长度为l1,AO的长度为l2,CD的长度为l3,DO的长度为l4,为较方便地表示出玻璃砖的折射率,需用刻度尺测量,则玻璃砖的折射率可表示为。(2)该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度,由此测得玻璃砖的折射率将(选填“偏大”“偏小
14、”或“不变”)。第四章实验测量玻璃的折射率2020-2021【新教材】人教版高中物理选修第一册PPT优质课件(共27张)第四章实验测量玻璃的折射率2020-2021【新教材】人教版高中物理选修第一册PPT优质课件(共27张)问题一问题二当堂检测第四章实验测量玻璃的折射率2020-2021【新教材】人教版高中物理选修第一册PPT优质课件(共27张)第四章实验测量玻璃的折射率2020-2021【新教材】人教版高中物理选修第一册PPT优质课件(共27张)问题一问题二当堂检测1.(多选)在做“测量玻璃砖的折射率”的实验时,下列关于实验要求的叙述正确的是()A.玻璃砖的宽度宜大些B.大头针应垂直地插在纸
15、面上C.每边的两个大头针的距离近些容易观察D.在插P4时,只要挡住P3的光线就行,与P1、P2无关答案:AB解析:玻璃砖宽大些,入射光、出射光与界面的交点偏移距离大,便于画图和测量。大头针垂直插在纸上可减少误差,每边的两个大头针的距离过近,测量误差较大,在插P4时要挡住P3和P1、P2的像,与P1、P2有关。故A、B项正确。第四章实验测量玻璃的折射率2020-2021【新教材】人教版高中物理选修第一册PPT优质课件(共27张)第四章实验测量玻璃的折射率2020-2021【新教材】人教版高中物理选修第一册PPT优质课件(共27张)问题一问题二当堂检测2.某同学由于没有量角器,他在完成了光路图后,
16、以O点为圆心,10cm为半径画圆,分别交线段OA于A点,交线段OO的延长线于C点,过A点作法线NN的垂线AB交NN于B点,过C点作法线NN的垂线CD交NN于D点,如图所示。用刻度尺量得OB=8cm,CD=4cm,由此可得出玻璃的折射率n=。答案:1.5第四章实验测量玻璃的折射率2020-2021【新教材】人教版高中物理选修第一册PPT优质课件(共27张)第四章实验测量玻璃的折射率2020-2021【新教材】人教版高中物理选修第一册PPT优质课件(共27张)问题一问题二当堂检测3.某同学设计了一个测量液体折射率的仪器,如图所示。在一个圆形木盘上过其圆心O作两条相互垂直的直径BC、EF,在半径OA
17、上垂直圆盘面插下两枚大头针P1、P2并保持P1、P2的位置不变,每次测量时,让圆盘的BFC部分竖直浸入液体中,而且使液面与直径BC相平,EF为界面的法线,而后在图中右上方区域观察P1、P2的像,并在圆周上插上大头针P3,使P3正好挡住P1、P2。同学们通过计算,预先在圆周EC部分刻好了折射率的值。这样只要根据P3所插的位置,就可直接读出液体折射率的值。(1)若AOF=30,OP3与OC的夹角为30,则P3处所对应的折射率的值为。(2)图中P3、P4两位置哪一处所对应的折射率值大?。(3)作AO的延长线交圆周于K,K处所对应的折射率的值应为 。第四章实验测量玻璃的折射率2020-2021【新教材
18、】人教版高中物理选修第一册PPT优质课件(共27张)第四章实验测量玻璃的折射率2020-2021【新教材】人教版高中物理选修第一册PPT优质课件(共27张)问题一问题二当堂检测解析:(1)此时OP3与OE之间的夹角为入射角,1=60,2=30,则(2)P4对应的入射角大,折射角相同,所以对应的折射率大。(3)当在K位置时,入射角与折射角相等,所以折射率等于1。第四章实验测量玻璃的折射率2020-2021【新教材】人教版高中物理选修第一册PPT优质课件(共27张)第四章实验测量玻璃的折射率2020-2021【新教材】人教版高中物理选修第一册PPT优质课件(共27张)问题一问题二当堂检测4.(多选
19、)某同学用“插针法”做测量玻璃折射率实验时,他的方法和操作步骤都正确无误,但他处理实验记录时,发现玻璃砖的两个光学面aa和bb不平行,如图,则()A.P1P2与P3P4两条直线平行B.P1P2与P3P4两条直线不平行C.他测出的折射率偏大D.他测出的折射率不受影响答案:D第四章实验测量玻璃的折射率2020-2021【新教材】人教版高中物理选修第一册PPT优质课件(共27张)第四章实验测量玻璃的折射率2020-2021【新教材】人教版高中物理选修第一册PPT优质课件(共27张)问题一问题二当堂检测=2,出射光线OB与入射光线AO平行。若aa和bb不平行,则有1,进而有2,出射光线OB与入射光线A
20、O不平行,故选项B正确,A错误;在用“插针法”测玻璃的折射率时,只要实验方法正确,光路准确无误,结论必定是正确的,它不会受玻璃砖形状的影响,选项D正确,C错误。第四章实验测量玻璃的折射率2020-2021【新教材】人教版高中物理选修第一册PPT优质课件(共27张)第四章实验测量玻璃的折射率2020-2021【新教材】人教版高中物理选修第一册PPT优质课件(共27张)问题一问题二当堂检测5.用三棱镜做测量玻璃的折射率的实验,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的像挡住,接着在眼睛所在的一侧插上两枚大头针P3、P4,使P3挡住
21、P1、P2的像,P4挡住P3和P1、P2的像,在纸上标出的大头针的位置和三棱镜轮廓如图所示。(1)在本题的图上画出所需的光路。(2)为了测出棱镜玻璃的折射率,需要测量的量是,在图上标出它们。(3)计算折射率的公式是n=。第四章实验测量玻璃的折射率2020-2021【新教材】人教版高中物理选修第一册PPT优质课件(共27张)第四章实验测量玻璃的折射率2020-2021【新教材】人教版高中物理选修第一册PPT优质课件(共27张)问题一问题二当堂检测解析:(1)光路图如图所示,画出通过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,连接O、O,则光线OO就是入射光线P1P2在三棱镜中的折射光线。(2)在所画的图上注明入射角i和折射角r,并画出虚线部分,用量角器量出i和r(或用直尺测出线段EF、OE、GH、OG的长度)。答案:见解析第四章实验测量玻璃的折射率2020-2021【新教材】人教版高中物理选修第一册PPT优质课件(共27张)第四章实验测量玻璃的折射率2020-2021【新教材】人教版高中物理选修第一册PPT优质课件(共27张)
