2013屆高三物理一輪復(fù)習(xí) 第12章第4課時 實驗：測定玻璃的折射率課件 魯科版

1、1光學(xué)光學(xué)相 對 論 簡 介相 對 論 簡 介實驗：測定玻璃實驗：測定玻璃的折射率的折射率第十二章1.實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康?1)會用插針法測定玻璃的折射率會用插針法測定玻璃的折射率.(2)掌握光發(fā)生折射時，入射角和掌握光發(fā)生折射時，入射角和折射角的確定方法折射角的確定方法.2.實驗原理實驗原理如圖如圖12-4-1所示，所示，用插針法找出入射光線用插針法找出入射光線AO對應(yīng)的出射光線對應(yīng)的出射光線OB，確定出射點確定出射點O，畫出折，畫出折射光線射光線OO，然后測量，然后測量出入射角出入射角1和折射角和折射角2，根據(jù)計算玻根據(jù)計算玻璃的折射率璃的折射率.圖圖12-4-112sinsinn 4 3.實

2、驗器材 白紙、圖釘、大頭針、直尺、三角板、鉛筆、量角器、平木板、長方形玻璃磚. 4.實驗步驟 (1)將白紙用圖釘固定在平木板上.5 (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bb.6 (4)在直線AO上豎直插入兩枚大頭針P1、P2，透過玻璃磚觀察大頭針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

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)計的正弦值，把這些數(shù)據(jù)記錄在自己設(shè)計的表格中表格中.(7)算出不同入射角時的值，算出不同入射角時的值，比較一下，看它們是否接近一個常數(shù)，比較一下，看它們是否接近一個常數(shù)，求出幾次測得的的平均值，作為求出幾次測得的的平均值，作為測得的玻璃的折射率測得的玻璃的折射率.12sinsin 12sinsi

4、n 8 5.注意事項 (1)實驗時，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，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，則測量誤差較大.10 6.誤差分析主要誤差有兩個： (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兩大頭針間距應(yīng)較大. (2)入射角、折射角測量得不精確，

5、為減小測量角度時的相對誤差，入射角要稍大些，但不宜太大，否則光線會從玻璃磚的側(cè)面射出，并且入射角太大時，反射光較強(qiáng)，折射光會相對較弱.用插針法測折射率的方法用插針法測折射率的方法 用三棱鏡做測定玻璃折射率的實驗，先用三棱鏡做測定玻璃折射率的實驗，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)在本題的圖上畫出所需的光路. (2)為了測出棱鏡玻璃的折射率，需要測量的量是，在圖上標(biāo)出它們. (3)計算折射率的公式是n=.圖圖12-4-213 (1)如下圖所示，連接P1、P2交AB于O點，連接P3、P4交AC于O點，連接OO，過O點作AB面的法線MN，延長OO到G點，使OG=OE，過E點作法線MN的垂線交MN于F點，過G點作法線MN的垂線交MN于H點.14 (2)量出線段EF和GH的長. (3)由折射定律 因為作圖時量得OG=OE，所以玻璃的折射率為n=.12sinsi

7、nEFOEnGHOG EFGH15 測定玻璃的折射率時，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，測量方法沒有改變，但思維有了遷移.本題也可以通過直接測量入射角1和折射角2來計算玻璃的折射率.16 變式訓(xùn)練1：如圖12-4-3所示，畫有直角坐標(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，下邊直徑與x軸重合，OA是畫在紙上的直線，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畫得合適，且P3的位置取得正確，測得角和，便可求得玻璃的

8、折射率.17圖圖12-4-318 某學(xué)生利用上述方法測量玻璃的折射率時，在他畫出的直線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，都無法透過玻璃磚看到P1、P2的像，他應(yīng)該采取的措施是.若他已透過玻璃磚看到了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進(jìn)行介質(zhì)玻璃折這是一道利用光的折射知識進(jìn)行介質(zhì)玻璃折射率測量的實驗題射率測量的實驗題 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，都無的區(qū)域內(nèi)，不管眼睛放在何處，都無法透過玻璃磚看到法透過玻璃磚看到P1、P2的像，只能說明光在從玻

9、璃的像，只能說明光在從玻璃向空氣傳播時因入射角過大而發(fā)生了全反射，采取的向空氣傳播時因入射角過大而發(fā)生了全反射，采取的措施是措施是另畫一條更靠近另畫一條更靠近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豎直地插在所畫的直線上，直到在豎直地插在所畫的直線上，直到在y0的區(qū)域的區(qū)域內(nèi)透過玻璃磚能看到內(nèi)透過玻璃磚能看到P1、P2的像的像若該同學(xué)透過玻璃若該同學(xué)透過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)已正確地測得了若該同學(xué)已正確地測得了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 測折射率的其他方法 用如圖12-4-4所示的裝置可以測定玻璃的折射率.在光具盤上固定一塊半圓柱形玻璃磚，使玻璃磚與圓盤的圓心重合.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圓心O，保持入射光束方向不