2013屆高三物理一輪復(fù)習(xí) 第12章第4課時(shí) 實(shí)驗(yàn)：測(cè)定玻璃的折射率課件 魯科版

1、1光學(xué)光學(xué)相 對(duì) 論 簡(jiǎn) 介相 對(duì) 論 簡(jiǎn) 介實(shí)驗(yàn)：測(cè)定玻璃實(shí)驗(yàn)：測(cè)定玻璃的折射率的折射率第十二章1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?1)會(huì)用插針?lè)y(cè)定玻璃的折射率會(huì)用插針?lè)y(cè)定玻璃的折射率.(2)掌握光發(fā)生折射時(shí)，入射角和掌握光發(fā)生折射時(shí)，入射角和折射角的確定方法折射角的確定方法.2.實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理如圖如圖12-4-1所示，所示，用插針?lè)ㄕ页鋈肷涔饩€用插針?lè)ㄕ页鋈肷涔饩€AO對(duì)應(yīng)的出射光線對(duì)應(yīng)的出射光線OB，確定出射點(diǎn)確定出射點(diǎn)O，畫(huà)出折，畫(huà)出折射光線射光線OO，然后測(cè)量，然后測(cè)量出入射角出入射角1和折射角和折射角2，根據(jù)計(jì)算玻根據(jù)計(jì)算玻璃的折射率璃的折射率.圖圖12-4-112sinsinn 4 3.實(shí)

2、驗(yàn)器材 白紙、圖釘、大頭針、直尺、三角板、鉛筆、量角器、平木板、長(zhǎng)方形玻璃磚. 4.實(shí)驗(yàn)步驟 (1)將白紙用圖釘固定在平木板上.5 (2)在白紙上畫(huà)出一條直線aa，作為界面(線)，過(guò)aa上的一點(diǎn)O畫(huà)出界面的法線 NN，并畫(huà)一條線段AO作為入射光線. (3)把長(zhǎng)方形玻璃磚放在白紙上，使它的長(zhǎng)邊跟aa對(duì)齊，畫(huà)出玻璃磚的另一邊bb.6 (4)在直線AO上豎直插入兩枚大頭針P1、P2，透過(guò)玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像，調(diào)整視線方向，直到P2擋住P1的像.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P3及P1、P2的像，記下P3、P4的位置. (5)移去大頭針和玻璃磚，過(guò)

3、P3、P4所在處作直線OB與bb交于O，直線OB就代表了沿AO方向入射的光線通過(guò)玻璃磚后的傳播方向.(6)連接連接OO，入射角，入射角1=AON,折折射角射角2=OON.用量角器量出入射角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(jì)的正弦值，把這些數(shù)據(jù)記錄在自己設(shè)計(jì)的表格中表格中.(7)算出不同入射角時(shí)的值，算出不同入射角時(shí)的值，比較一下，看它們是否接近一個(gè)常數(shù)，比較一下，看它們是否接近一個(gè)常數(shù)，求出幾次測(cè)得的的平均值，作為求出幾次測(cè)得的的平均值，作為測(cè)得的玻璃的折射率測(cè)得的玻璃的折射率.12sinsin 12sinsi

4、n 8 5.注意事項(xiàng) (1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)將大頭針豎直插在紙上，且P1和P2之間、P2與O之間、P3與P4之間、P3與O之間距離要稍大一些. (2)入射角1應(yīng)適當(dāng)大一些，以減小測(cè)量角度的誤差.但不宜太大，也不宜太小，1應(yīng)在30到60之間為宜.9 (3)在操作時(shí)，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(huà)界線. (4)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，玻璃磚與白紙的位置都不能改變. (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(cè)量誤差較大.10 6.誤差分析主要誤差有兩個(gè)： (1)入射光線和出射光線確定得不夠精確，因此要求插大頭針時(shí)兩大頭針間距應(yīng)較大. (2)入射角、折射角測(cè)量得不精確，

5、為減小測(cè)量角度時(shí)的相對(duì)誤差，入射角要稍大些，但不宜太大，否則光線會(huì)從玻璃磚的側(cè)面射出，并且入射角太大時(shí)，反射光較強(qiáng)，折射光會(huì)相對(duì)較弱.用插針?lè)y(cè)折射率的方法用插針?lè)y(cè)折射率的方法 用三棱鏡做測(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)，先用三棱鏡做測(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)，先在白紙上放好三棱鏡，在棱鏡的一側(cè)插上兩在白紙上放好三棱鏡，在棱鏡的一側(cè)插上兩枚大頭針枚大頭針P1和和P2，然后在棱鏡的另一側(cè)觀察，然后在棱鏡的另一側(cè)觀察，調(diào)整視線使調(diào)整視線使P1的像被的像被P2擋住，接著在眼睛所擋住，接著在眼睛所在的一側(cè)插兩枚大頭針在的一側(cè)插兩枚大頭針P3、P4，使，使P3擋住擋住P1、P2的像，的像，P4擋住擋住P3和和P1、P2

6、的像，在紙上標(biāo)的像，在紙上標(biāo)出大頭針位置和三棱鏡輪廓出大頭針位置和三棱鏡輪廓.如圖如圖12-4-2所示所示.12 (1)在本題的圖上畫(huà)出所需的光路. (2)為了測(cè)出棱鏡玻璃的折射率，需要測(cè)量的量是，在圖上標(biāo)出它們. (3)計(jì)算折射率的公式是n=.圖圖12-4-213 (1)如下圖所示，連接P1、P2交AB于O點(diǎn)，連接P3、P4交AC于O點(diǎn)，連接OO，過(guò)O點(diǎn)作AB面的法線MN，延長(zhǎng)OO到G點(diǎn)，使OG=OE，過(guò)E點(diǎn)作法線MN的垂線交MN于F點(diǎn)，過(guò)G點(diǎn)作法線MN的垂線交MN于H點(diǎn).14 (2)量出線段EF和GH的長(zhǎng). (3)由折射定律 因?yàn)樽鲌D時(shí)量得OG=OE，所以玻璃的折射率為n=.12sinsi

7、nEFOEnGHOG EFGH15 測(cè)定玻璃的折射率時(shí)，所給的玻璃磚不一定是平行的，也可能是三角形的、圓形的等等，測(cè)量方法沒(méi)有改變，但思維有了遷移.本題也可以通過(guò)直接測(cè)量入射角1和折射角2來(lái)計(jì)算玻璃的折射率.16 變式訓(xùn)練1：如圖12-4-3所示，畫(huà)有直角坐標(biāo)系xOy的白紙位于水平桌面上，M是放在白紙上的半圓形玻璃磚，其底面的圓心在坐標(biāo)的原點(diǎn)，下邊直徑與x軸重合，OA是畫(huà)在紙上的直線，P1、P2為豎直地插在直線OA上的兩枚大頭針，P3是豎直地插在紙上的第三枚大頭針，是直線OA與y軸正方向的夾角，是直線OP3與y軸負(fù)方向的夾角，只要直線OA畫(huà)得合適，且P3的位置取得正確，測(cè)得角和，便可求得玻璃的

8、折射率.17圖圖12-4-318 某學(xué)生利用上述方法測(cè)量玻璃的折射率時(shí)，在他畫(huà)出的直線OA上豎直插上了P1、P2兩枚大頭針，但在y0的區(qū)域內(nèi)，不管眼睛放在何處，都無(wú)法透過(guò)玻璃磚看到P1、P2的像，他應(yīng)該采取的措施是.若他已透過(guò)玻璃磚看到了P1、P2的像，確定P3位置的方法是.若他已正確地測(cè)得了、的值，則玻璃的折射率n= .19 解析：解析：這是一道利用光的折射知識(shí)進(jìn)行介質(zhì)玻璃折這是一道利用光的折射知識(shí)進(jìn)行介質(zhì)玻璃折射率測(cè)量的實(shí)驗(yàn)題射率測(cè)量的實(shí)驗(yàn)題 某同學(xué)在某同學(xué)在y0的區(qū)域內(nèi)，不管眼睛放在何處，都無(wú)的區(qū)域內(nèi)，不管眼睛放在何處，都無(wú)法透過(guò)玻璃磚看到法透過(guò)玻璃磚看到P1、P2的像，只能說(shuō)明光在從玻

9、璃的像，只能說(shuō)明光在從玻璃向空氣傳播時(shí)因入射角過(guò)大而發(fā)生了全反射，采取的向空氣傳播時(shí)因入射角過(guò)大而發(fā)生了全反射，采取的措施是措施是另畫(huà)一條更靠近另畫(huà)一條更靠近y軸正方向的直線軸正方向的直線OA，把大頭，把大頭針針P1、P2豎直地插在所畫(huà)的直線上，直到在豎直地插在所畫(huà)的直線上，直到在y0的區(qū)域的區(qū)域內(nèi)透過(guò)玻璃磚能看到內(nèi)透過(guò)玻璃磚能看到P1、P2的像的像若該同學(xué)透過(guò)玻璃若該同學(xué)透過(guò)玻璃磚已看到了磚已看到了P1、P2的像，確定的像，確定P3位置的方法是插上大位置的方法是插上大頭針頭針P3，使，使P3剛好能擋住剛好能擋住P1、P2的像的像若該同學(xué)已正確地測(cè)得了若該同學(xué)已正確地測(cè)得了a a、b b的值，由光的折射定律的值，由光的折射定律知，玻璃的折射率知，玻璃的折射率n= .sinsinba20 測(cè)折射率的其他方法 用如圖12-4-4所示的裝置可以測(cè)定玻璃的折射率.在光具盤(pán)上固定一塊半圓柱形玻璃磚，使玻璃磚與圓盤(pán)的圓心重合.讓激光束從玻璃磚圓弧面一側(cè)射入，光束垂直玻璃磚底面并通過(guò)圓心O，保持入射光束方向不