測定玻璃的折射率(教案三)

1、學習必備歡迎下載博立中學高二年級（下）物理（教案）編號 03第1節(jié) 光的反射和折射（第 2課時）實驗：測定玻璃的折射率制作人：張杰審核人：高二年級組日期：20XX年 5 月20日【實驗目的】測定玻璃的折射率【實驗原理】光從真空（空氣）射入玻璃時，入射角的正弦與折射角的正弦的比值【實驗儀器】玻璃磚、大頭針、白紙一張、直尺、鉛筆、量角器【實驗步驟】按照圖 13-1-9 ：（1）先在白紙上畫一條直線aa作為界面，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，然后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bb；（2）在線段 AO上豎直地插上兩枚大

2、頭針P1、P2 ，透過玻璃觀察大頭針P1 、P2 的像，調(diào)整視線的方向，直到P1 的像被 P2 擋住，再在觀察的這一側(cè)插兩枚大頭針P3、P4，使 P3 擋住P1、P2 的像， P4 擋住 P1、 P2 的像及 P3，記下 P3、 P4 的位置；（3）移去大頭針和玻璃磚，過 P3、P4 引直線 OB，與 bb交于 O，直線 OB就代表了沿AO方向入射的光線透過玻璃磚后的傳播方向，連接OO， OO就是折射光線的方向，入射角i= AON ，折射角r= O ON；（ 4）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)記入自己設計的表格里；（ 5）用上面的方法分別求出入射角是 1

3、5°、30°、45°、60°、75°時的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，把這些數(shù)據(jù)也記在表格里；（6）算出不同入射角的sin i的值，比較一下，看它們是否接近于一個常數(shù)，求出幾次實sin r驗中測得的sin i 的平均值，就是玻璃的折射率 .sin r【實驗結(jié)論】探究結(jié)論：通過實驗探究，可以發(fā)現(xiàn)，當入射角分別取不同值時，折射角也不同，但 sin i 的值近似相等，所以說介質(zhì)對光的折射率的大小由介質(zhì)本身的性質(zhì)決定，與入sin r射角和折射角的大小無關.【注意事項一】（ 1）玻璃磚的折射面必須畫準確，才能確定法線，準確地畫出入射角和折射角；（

4、2）實驗時， 盡可能將大頭針豎直插在紙上AB 、BO 、CD 之間、 CO' 之間距離要稍大一些；（ 3）入射角 1 應適當大一些，以減小測量角度的誤差；學習必備歡迎下載（4）實驗過程中玻璃磚與白紙的位置都不能改變，不要用手觸摸玻璃磚光潔的光學面；（5）玻璃磚應選用寬度較大的，宜在5 以上，寬度太小則測量誤差較大【注意事項二】在做此實驗時，為了使測定結(jié)果更為準確，有以下幾點需要注意：（1）插針P1 與 P2、 P3 與 P4 的間距要適當?shù)拇笮?，不要靠得太近，選擇玻璃磚時，寬度宜大些，這樣可減小確定光路方向時出現(xiàn)的誤差，提高測量的準確度.（ 2）入射角不能太?。ń咏?0°）也

5、不能太大（接近 90°），因為入射角太小時，折射角就會更小，測量時相對誤差增大；入射角太大時，導致反射光太強、折射光太弱，不易觀察，很難確定 P3、 P4 的位置 .圖 13-1-6圖 13-1-7（3）如果通過插針P1、P2 的連線的光線射向玻璃右側(cè)，且入射角又大于某一數(shù)值，會出現(xiàn)隔著玻璃磚沿P2、 P1 方向觀察不到P1、 P2 兩插針情況，此時的光路圖如圖13-1-7 所示，遇到這種現(xiàn)象，可將玻璃磚沿aa界面向右平移.（4）實驗中一旦玻璃磚寬度所定的界面線aa和 bb畫好后， 放置的玻璃磚就不要隨便移動，如果玻璃磚稍微斜移動，測得的折射率肯定發(fā)生變化 .如果稍微上下平移了玻璃磚

6、對測量結(jié)果沒有影響，其光路如圖 13-1-8 所示 .（ 5）本實驗中如果采用的不是兩面平行的玻璃磚而采用三棱鏡、半圓形玻璃磚，只是出射光與入射光不平行，但一樣能測出折射率.【例題探究】例題 1.如果不用量角器測入射角和反射角的度數(shù)，怎樣從幾何的角度直接算出折射率？在畫出光路圖中作出適當?shù)妮o助線分析說明。學習必備歡迎下載例題 2.關于圖 13.1-3 測定玻璃折射率的實驗，回答以下問題：（ 1）證明圖中的入射光線與射出玻璃磚的光線是平行的。（ 2）如果光射入和射出玻璃的兩個面是平行的，射出玻璃磚的光線相對入射光線來說產(chǎn)生了側(cè)移。證明：入射角越大側(cè)移越大。（3）為了減少誤差，入射角大一些好還是小

7、一些好？例題 3 在測定玻璃的折射率的實驗中，對一塊兩面平行的玻璃磚，用插針法找出與入射光線對應的出射光線，現(xiàn)有甲、乙、丙、丁四位同學分別做出如圖13-1-3所示的四組插針結(jié)果 .圖 13-1-3（ 1）從圖上看，肯定把大頭針插錯了的同學是_.（ 2）從圖上看，測量結(jié)果準確度最高的同學是_.思路解析： 由上圖可知，乙圖中出射線向左上側(cè)偏移不符合實際，肯定插錯了，甲、丙和丁相比較，前面兩者入射角及兩個插針間距比圖丁小些，故丁同學測量最準確.學習必備歡迎下載答案：（ 1）乙（ 2）丁方法小結(jié) :光線透過平行玻璃磚時出射光線與入射光線平行，且從空氣射入玻璃時，入射角大于折射角，因而光線透出時相當于入

8、射光線向右下側(cè)發(fā)生偏移，另外，插針確定光路時，入射角稍大些好且插針相距稍遠些好.例題 4. 如圖 13-1-4 所示，在用插針法測定玻璃折射率的實驗中，以下各說法正確的是（ )圖 13-1-4A.P 1、 P2 及 P3、 P4 之間的距離適當大些，可以提高準確度B.P1、 P2 及 P3、 P4 之間的距離取得小些，可以提高準確度C.入射角 i 適當大些，可以提高準確度D.入射角太大，入射光線會在玻璃磚的內(nèi)表面發(fā)生全反射，使實驗無法進行例題 5 如圖 13-1-5 所示中一半圓形玻璃外面插下P1、P2 、P3、 P4 四個大頭針， P3、 P4 可擋住 P1、 P2 所成的像，已知 O、 P2、P1 在一直線上， O、P3