探究實(shí)驗(yàn)：測(cè)定玻璃折射率課件

1、例：斜插入水中的筷子與豎直方向成45角，由空氣中向下觀察，看到筷子在水中的部分與豎直方向成的角度為，則( ) A.45 B.45 C.=45 D .條件不足，無(wú)法判斷B探究實(shí)驗(yàn)：測(cè)定玻璃的折射率如何測(cè)量玻璃的折射率？測(cè)出入射角i測(cè)出折射角r測(cè)出入射光線測(cè)出折射光線如何能夠在自然光的條件下獲得“一條”入射光線和折射光線？并且確定它的方向？利用光的直線傳播原理，如果幾個(gè)物體在同一條光線上，逆著光的傳播方向看去后一個(gè)物體會(huì)擋住前一個(gè)物體發(fā)出的光線，例如平時(shí)做廣播操時(shí)，把隊(duì)伍排成一條直線。如圖，利用平行玻璃磚對(duì)光路的側(cè)移，用插針?lè)ㄕ页鋈肷涔饩€AO對(duì)應(yīng)的出射光線OB,從而確定出射點(diǎn)那么就是折射光線。插針

2、法：利用幾枚大頭針插在你所認(rèn)定的光的傳播方向上，如果后一個(gè)大頭針恰好能擋住前一個(gè)大頭針的像，那么連接大頭針插入點(diǎn)的方向就是光的傳播方向利用現(xiàn)有的材料設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)： 實(shí)驗(yàn)器材：一塊兩面平行的玻璃磚，白紙，木板，大頭針（4枚），圖釘（四枚）、量角器（或圓規(guī)），刻度尺實(shí)驗(yàn)方案一：實(shí)驗(yàn)方案二：實(shí)驗(yàn)方案三：一塊兩面平行的玻璃磚，白紙，木板，大頭針（4枚），圖釘（4枚）、量角器，刻度尺 實(shí)驗(yàn)步驟一塊兩面平行的玻璃磚，白紙，木板，大頭針（4枚），圖釘（4枚）、圓規(guī)，刻度尺 實(shí)驗(yàn)步驟一塊兩面平行的玻璃磚，白紙，木板，大頭針（4枚），圖釘（4枚）、刻度尺 實(shí)驗(yàn)步驟利用量角器量出入射角i和折射角r畫(huà)輔助圓找出線段比從

3、而確定sini/sinr畫(huà)輔助線找出線段比從而確定sini/sinr任選一種方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并且自行設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)處理表格測(cè)出玻璃磚的折射率并看看折射定律是否正確器材：器材：器材：實(shí)驗(yàn)方案中還有那些要注意和改進(jìn)的地方：1、大頭針要豎直插在白紙上，觀察時(shí)看針腳，玻璃磚兩側(cè)的大頭針間距要適當(dāng)?shù)卮笮?，不要靠的太近，選擇玻璃磚時(shí)其寬度宜大些，這樣可減小確定光路方向時(shí)出現(xiàn)的誤差，提高測(cè)量的準(zhǔn)確度。2、入射角不能太小(接近零度)，也不能太大(接近90) ，一般在1575間，因?yàn)槿肷浣翘r(shí)，折射角就更小，測(cè)量的相對(duì)誤差增大，而入射角太大時(shí)，導(dǎo)致反射光太強(qiáng)，折射光太弱，不易觀察，很難確定P3、P4的位置。3、觀察大頭

4、針的像時(shí)，玻璃磚與白紙的位置都不能改變。不能將玻璃磚當(dāng)尺子畫(huà)其界面，不要用手觸摸光潔面，只能接觸毛面和棱。4、可以用圖像法求折射率減少誤差: 用sini表示縱坐標(biāo)，用sinr表示橫坐標(biāo)圖象的斜率為n 。5、由于要多次改變?nèi)肷浣堑拇笮≈貜?fù)實(shí)驗(yàn)，所以入射光線與出射光線最好一一對(duì)應(yīng)編號(hào)以免混亂。思考題一：在利用插針?lè)ā皽y(cè)定玻璃的折射率”實(shí)驗(yàn)中：（）甲同學(xué)在紙上正確畫(huà)出玻璃磚的兩個(gè)界面aa和bb后，實(shí)驗(yàn)中不小心碰了玻璃磚使它向aa方向平移了少許（其它操作均正確無(wú)誤）。如圖（a）所示。則他測(cè)出的折射率值將 （ ）aabb(a)（）乙同學(xué)在畫(huà)界面時(shí)，不自覺(jué)地將兩界面aa、bb間距畫(huà)得比玻璃磚寬度大些（其它

5、操作均正確無(wú)誤），如圖（b）所示，則他測(cè)得折射率將 （）aabb(b)不變偏小（3）丙同學(xué)在操作和作圖時(shí)均無(wú)失誤，但所用玻璃磚的兩個(gè)界面明顯不平行，這時(shí)測(cè)出的n值將（ ）無(wú)影響解析：（1）不變，此時(shí)玻璃磚的平移對(duì)測(cè)量結(jié)果沒(méi)有影響。由下圖（甲）可看出折射角不變，入射角相同，故測(cè)得的折射率將不變。（2）偏小。由下圖（乙）可看出，實(shí)驗(yàn)得到的折射點(diǎn)向右移，所畫(huà)出的折射角比實(shí)際折射角偏大，由n=sini/sinr知，入射角不變的情況下，測(cè)得的折射率比真實(shí)值更小。（3）無(wú)影響。同樣可根據(jù)入射光線和出射光線確定玻璃內(nèi)折射光線，從而確定入射角和折射角，只要第二個(gè)界面不發(fā)生全反射就行了。不過(guò)，入射光線和出射光線

6、不平行，如圖（丙） （乙）思考題二：如何測(cè)量一塊半圓形玻璃磚的折射率？方案一：插針?lè)?。確定折射光線如右圖所示方案二：全反射法。確定臨界角用一束光線垂直于玻璃磚直徑平面射入圓心O，以O(shè)為轉(zhuǎn)軸在水平面內(nèi)緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)半圓形玻璃磚，當(dāng)剛轉(zhuǎn)過(guò)角時(shí)，觀察者在玻璃磚平面一側(cè)恰看不到出射光線。這樣就可以知道該玻璃磚的折射率n的大小。如下圖所示課后思考題：如何測(cè)量一塊三棱鏡玻璃的折射率？三棱鏡1.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)插上兩枚大頭針P1和P2，然后在棱鏡的另一側(cè)觀察，調(diào)整視線使P1的像被P2擋住，接著在眼睛所在的一側(cè)插兩枚大頭針P3和P4，使P3擋住P1和P2的像。P4擋

7、住P3和P1、P2的像，在紙上標(biāo)出的大頭針位置和三棱鏡輪廓如圖（甲）所示。 （1）在圖上畫(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=_。 （1）如圖（乙）所示，（畫(huà)出通過(guò)P1P2和P3P4的光線，包括在棱鏡內(nèi)的那部分路徑。）（2）入射角i和折射角r，如圖（乙）所示（或線段EF，OE，GH，OG）。（3）n= sini/sinr（或n=EF.OG/GH.OE ）。 、固定白紙于繪圖板、畫(huà)出界面線aa、法線NN和 入射光線OA.3、放好玻璃磚，畫(huà)下界面bb.4、插針?lè)ǘǔ錾涔饩€：在OA上豎直 插上P1、P2，透過(guò)玻璃磚觀P1、P2

8、的像，調(diào)整視線直到P2的像擋住P1的像，再在觀察者 一 側(cè)豎直插P3、P4，使P3擋住P1、P2 的像，P4擋住 P3本身和P1、P2 的像，記下P3、P4的位置.5、作圖確定出射光OB、出射點(diǎn)O、折射光線.方案一 實(shí)驗(yàn)步驟6、同樣地，在玻璃磚bb一側(cè)再豎直地插一枚大頭針P4，使P4能擋住P3本身，同時(shí)也擋住P1、P2的像.方案一 實(shí)驗(yàn)步驟7、記下P3、P4的位置，移去玻璃磚，拔去大頭針，過(guò)P3、P4連一條直線BO交bb于O點(diǎn)，連接OO，OO就是入射光線AO在玻璃磚內(nèi)的折射光線，折射角為r. 8、用量角器量出入射角i和折射角r的大小.9、用同樣的方法分別求出入射角為300、450、600、750時(shí)的折射角以及它們相應(yīng)的正弦值.10、算出不同入射角時(shí)sini/sinr的值，求出幾次實(shí)驗(yàn)中的平均值就是玻璃的折射率.方案二 實(shí)驗(yàn)步驟其它實(shí)驗(yàn)步驟同實(shí)驗(yàn)方案一，當(dāng)確定出折射光線OO后，以入射點(diǎn)O為圓心，以任意長(zhǎng)為半徑畫(huà)圓交入射光線AO于A，交折射光線的延長(zhǎng)線與C（如圖所示），作AB垂直法線NN于B點(diǎn)，CD垂直法線NN于D點(diǎn)，用刻度尺量出線段AB和CD的長(zhǎng)度，則