高中物理 第四章 光的折射 2 学生实验：测定玻璃的折射率学案 教科版选修3-4-教科版高二选修3-4物理学案VIP免费

2学生实验：测定玻璃的折射率[学习目标]1.通过实验了解平行玻璃砖的光学性质.2.会用“插针法”测定玻璃砖的折射率.一、实验：测定玻璃的折射率1.实验原理用插针法确定光路，找出与入射光线相应的出射光线，就能在玻璃砖中画出对应的折射光线，从而可以测出一组对应的入射角和折射角，根据折射定律，便可求出玻璃的折射率.2.实验器材玻璃砖、白纸、木板、大头针四枚、图钉(3～4枚)、量角器、直尺、铅笔.3.实验步骤(1)把白纸用图钉钉在木板上.(2)用直尺画一条平行于玻璃砖一个面的直线aa′作为分界面，过aa′上一点O作垂直于aa′的直线NN′作为法线，过O点画一条入射光线AO，使入射角i适当大些.如图1所示.图1(3)在AO线上竖直地插两枚大头针P1、P2，在白纸上放上被测玻璃砖，使玻璃砖的一个面与aa′重合.(4)用直尺画平行于玻璃砖另一侧面的一条直线bb′.(5)在玻璃砖的bb′一侧白纸上竖直地插一枚大头针P3，调整视线，同时移动大头针P3的位置，当P3恰好能同时挡住玻璃砖aa′一侧所插的大头针P1、P2的像时，把大头针P3插好.(6)在玻璃砖bb′一侧再竖直地插一枚大头针P4，使P4能挡住P3本身，同时也能挡住P1、P2的像.(7)记下P3、P4的位置，移去玻璃砖，拔去大头针，过P3、P4连一条直线BO′交bb′于O′点，连接OO′，OO′就是入射光线AO在玻璃砖内的折射光线，折射角为r.(8)用量角器量出入射角i和折射角r的大小.(9)改变入射角i，重复上面的步骤再做三、四次，量出相应的入射角和折射角.(10)算出不同入射角时的值，求出几次实验中的平均值就是玻璃的折射率.4.数据处理(1)计算法：把上述实验数据分别由n＝计算出n1、n2、n3、…，求出平均值即为玻璃砖折射率的测量值.(2)图像法：因sini＝nsinr，所以可把上面的数据以sinr值为横坐标、以sini值为纵坐标，建立直角坐标系，如图2所示.描数据点，过数据点连线得一条过原点的直线.求解图线斜率，设斜率为k，则n＝k.图2(3)单位圆法：过入射点画出玻璃砖界面的法线NN′，以入射点B为圆心，适当长度为半径画圆，入射光线、折射光线与圆周交于A和C，由点A、C向法线作垂线，分别交法线NN′于A′、C′点，如图3所示.测出垂线的长度AA′和CC′，则玻璃砖的折射率可表示为n＝.图35.注意事项(1)轻拿轻放玻璃砖，手只能接触玻璃砖的毛面或棱，不能触摸光洁的光学面.严禁把玻璃砖当直尺使用.(2)实验过程中，玻璃砖在纸面上的位置不可移动.(3)大头针P1与P2、P3与P4的间距要适当地大些，以减小确定光线方向时出现的误差.(4)实验时入射角不能太小(接近零度)，否则会使测量误差加大；也不能太大(接近90°)，否则会不易观察到P1、P2的像.二、光的色散现象1.色散：白光实际上是由各种单色光组成的复色光.复色光在通过透明介质以后分解成单色光的现象叫做色散.2.同一种介质对不同颜色的光的折射率是不同的.在各种色光中介质对紫光折射率最大，表示紫光在介质中传播的速度最小.一、实验：测定玻璃的折射率例1在用三棱镜测定玻璃折射率的实验中，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧垂直白纸插入两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2挡住，接着在眼睛所在的一侧垂直白纸插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图4所示.图4(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________.答案见解析解析(1)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′.则光线OO′就是入射光线P1P2在三棱镜中的折射光线.(2)过O点作AC面的法线，在所画的图上注明入射角θ1和折射角θ2，用量角器量出θ1和θ2.(3)n＝.测定玻璃折射率的基本思路1.确定一条从空气斜射入玻璃(或者从玻璃斜射入空气)的光路.2.通过作图确定入射角和折射角.3.由折射率的定义式n＝计算出玻璃的折射率.例2在“测定玻璃的折射率”实验中：(1)为了取得较好的实验效果，其中正确的是________.A.必须选用上下表面平行的玻璃砖B.选择的入射角应尽量小些C.大头针应垂直地插在纸面上D.大头针P1和P2及P3...