四川省广安市岳池县第一中学高中物理《4.2 学生实验：测定玻璃的折射率》学案 教科版选修3-4VIP免费

学案2学生实验：测定玻璃的折射率[学习目标定位]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．把光从真空射入某种介质发生折射时，与的比值，叫做这种介质的折射率，即n＝.1．实验器材一块、白纸、木板、、量角器、直尺或三角板、激光笔、铅笔等．2．实验原理如图1所示，当光线AB以一定入射角i穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AB对应的出射光线的CD，从而画出折射光线BC，量出折射角r，再根据n＝算出玻璃的折射率．图13．实验方法：1．实验原理如图2所示，当光线AO以一定入射角i穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光线O′B，从而画出折射光线OO′，量出折射角r，再根据n＝算出玻璃的折射率．图22．实验器材一块长方形的玻璃砖、白纸、木板、大头针(4枚)、量角器(或圆规、三角板)、刻度尺、铅笔等．3．实验步骤(1)把铺在木板上．(2)在白纸上画一直线aa′作为界面，过aa′上的一点O画出界面的法线NN′，并画一条线段AO作为光线．1(3)把长方形玻璃砖放在白纸上，并使其与aa′重合，再用刻度尺画出玻璃砖的另一边bb′.(4)在上竖直地插上两枚大头针P1、P2.(5)从玻璃砖bb′一侧透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线方向直到，再在bb′一侧插上大头针P3、P4，使P3能，P4能及P3本身．(若有激光笔，可用激光笔沿P1、P2方向入射一束激光，从另一边射出来的激光束上插上两枚大头针P3、P4)(6)移去玻璃砖，在拔掉P1、P2、P3、P4的同时分别记下它们的位置，过P3、P4作直线O′B交bb′于O′.连接O、O′，OO′就是入射光线AO在玻璃砖内的的方向．∠AON为入射角，∠O′ON′为折射角．(7)用量角器量出和的度数．查出它们的正弦值，并把这些数据填入记录表格里．(8)用上述方法分别求出入射角是15°、30°、45°、60°和75°时的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，记录在表格里．(9)算出不同入射角时的值，比较一下，看它们是否接近一个常数．求出几次实验测得的的，这就是这块玻璃砖的折射率．4．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．(5)本实验中如果采用的不是两面平行的玻璃砖，而是采用三棱镜、半圆形玻璃砖等，那么只是出射光和入射光不平行，但一样能测出折射率．例1用三棱镜做测定玻璃的折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在的一侧插上两枚大头针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的位置和三棱镜轮廓如图3所示．图3(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n＝________.例2某同学由于没有量角器，他在完成了光路图后，以O点为圆心，10cm为半径画圆，分别交线段OA于A点，交线段OO′的延长线于C点，过A点作法线NN′的垂线AB交NN′于B点，过C点作法线NN′的垂线CD交NN′于D点，如图4所示．用刻度尺量得OB＝8cm，CD＝4cm，由此可得出玻璃的折射率n＝________.2图4例3在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙两位同学在纸上画出的界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系分别如图5中①、②所示，其中甲同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖．他们的其他操作均正确，且均以aa′、bb′为界面画光路图．则：图5(1)甲同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．(2)乙同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．1．在做“测定玻璃砖的折射率”的实验时，下列关于实验要求的叙述正确的是()A．玻璃砖的宽度宜大些B．大头针应垂直地插在纸面上C．每边的两个大头针的距离近些容易观察D．在插P4时，只...