2019-2020高中物理 第十三章 光 实验：测定玻璃的折射率课堂达标 新人教版选修3-4
高考物理实验-测定玻璃的折射率
测定玻璃的折射率知识元测定玻璃的折射率知识讲解一、实验目的测定玻璃的折射率．二、实验原理折射率公式n=．三、实验器材木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、三角板、铅笔．四、实验步骤1．把白纸用图钉钉在木板上．2．在白纸上画一条直线aa′作为界面，画一条线段AO作为入射光线，并过O点画出界面aa′的法线NN′．3．把长方形的玻璃砖放在白纸上，使它的一条边跟aa′对齐，并画出玻璃砖的另一个长边bb′．4．在AO线段上竖直地插上两枚大头针P1、P2．5．在玻璃砖的bb′一侧竖直地插上大头针P3，用眼睛观察调整视线要使P3能同时挡住P1和P2的像．6．同样地在玻璃砖的bb′一侧再竖直地插上大头针P4，使P4能挡住P3本身和P1、P2的像．7．记下P3、P4的位置，移去玻璃砖和大头针，过P3、P4画直线O′B与bb′交于O′点，连接OO′，OO′就是玻璃砖内的折射光线的方向，入射角θ1=∠AON，折射角θ2=∠O′ON′．8．用量角器量出入射角θ1和折射角θ2的度数．9．从三角函数表中查出入射角和折射角的正弦值，记入自己设计的表格里．10．用上面的方法分别作出入射角是30°、45°、60°时的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，把这些数据也记在表格里．11.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，求出几次实验中所测的平均值，这就是玻璃的折射率．12．也可用如下方法求折射率n．用圆规以O为圆心，任意长为半径画圆，交入射线于P点，交折射线于Q点；过P作法线的垂线，交于N，过Q作法线的垂线，交于N′；用刻度尺分别测出PN和QN′之长，则n=．五、注意事项1．用手拿玻璃砖时，手只能接触玻璃砖的毛面或棱，不能触摸光洁的光学面．严禁把玻璃砖当尺子画玻璃砖的两个边aa′、bb′．2．实验过程中，玻璃砖在纸上的位置不可移动．3．大头针应竖直地插在白纸上，且玻璃砖每一侧的两枚大头针P1和P2间、P3和P4间的距离应尽量大一些，以减少确定光路方向时造成的误差．4．实验时入射角不宜过小，否则会使入射角和折射角的值偏小，增大测量误差；入射角也不宜过大，否则在bb′一侧要么看不到P1、P2的虚像，要么看到P1、P2的像模糊不清，并且变粗，不便于插大头针P3、P4．例题精讲测定玻璃的折射率例1.某小组做测定玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规，笔，白纸。
2020版高中物理第十三章实验测定玻璃的折射率课件新人教版选修3_4
上的直线,她在直线AO适当位置竖直插上P1,P2两枚大头针,放上半圆形
玻璃砖,然后插上P3,P4两枚大头针,以确定折射光线.其中她确定P3大头
针位置的方法应当是
.
操作完成后,她用圆规作了一个以O为圆心、半径与玻璃砖半径相同的
半圆[如图(丙)中虚线所示],则她测出玻璃的折射率n=
.
解析: (2)透过玻璃砖看,P3 大头针挡住 P1,P2 两枚大头针的像. 如图(b),作出法线,过圆与入射光线和折射光线的交点作 CE 和 DB 垂直于 法线,由数学知识得: 入射角和折射角的正弦值分别为:
sin i= CE ,sin r= BD ,
CO
DO
其中,CO=DO,则折射率
n= sin r = BD = 6 =1.5. sin i CE 4
答案:(2)透过玻璃砖看,P3大头针挡住P1,P2两枚大头针的像 1.5
规律方法 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 n= sin1 计算出玻璃的折射率.
典例研析 拓展提升
类型一 对实验原理的理解
[例1] (1)在“测定玻璃的折射率”的实验中,小朱同学在实验桌上看到
方木板上有一张白纸,白纸上有如图(甲)所示的实验器材,他认为缺少一
种器材,请你写出所缺器材的名称:
.老师将器材配齐后,他进行
实验,图(乙)是他在操作过程中的一个状态,请你指出第四枚大头针应在
;
解析:(1)从P3和P4一侧观察时,P1,P2,P3,P4应满足的关系为:大头针P3, P4和P1,P2的像恰在一直线上;
答案:(1)大头针P3,P4和P1,P2的像恰在一直线上
测量玻璃的折射率实验报告
测量玻璃的折射率实验报告摘要：本实验旨在测量玻璃的折射率。
通过使用光线的折射现象，利用斯涅尔定律和折射率的定义，设计了实验装置并进行了一系列实验。
通过测量入射角和折射角的关系，利用斯涅尔定律求解出玻璃的折射率。
实验结果表明，玻璃的折射率为1.5左右，与理论值相符。
引言：折射是光线从一种介质传播到另一种介质时，由于介质的不同而改变传播方向的现象。
折射现象的研究对于了解光的传播规律以及光在不同介质中的行为具有重要意义。
折射率是描述光在介质中传播速度变化的物理量，是表征介质对光的阻碍程度的重要参数。
本实验通过测量玻璃的折射率，旨在加深对折射现象和折射率的理解。
实验装置和方法：实验装置主要包括光源、光线传播路径、测量仪器等。
光源使用一束单色光，通过准直器使光线基本平行，然后经过一个可调节入射角的装置射入待测的玻璃板。
在玻璃板的另一侧，使用一个转动的测量仪器测量出射角。
实验过程中，通过调整入射角并测量相应的折射角，得到多组数据，进而求解出玻璃的折射率。
实验结果与分析：通过对多组实验数据的处理，我们得到了入射角和折射角的关系。
根据斯涅尔定律，入射角、折射角和折射率之间存在如下关系：sin(入射角)/sin(折射角) = n1/n2，其中n1为光线所在介质的折射率，n2为光线所射入的介质的折射率。
通过变换得到折射率的计算公式：n2 = n1 * sin(入射角)/sin(折射角)。
根据实验测得的入射角和折射角数据，代入公式计算得到玻璃的折射率。
实验结果表明，玻璃的折射率约为1.5左右。
这与理论值相符合，说明实验方法和测量结果的可靠性。
通过对实验数据的分析，我们还发现入射角和折射角之间的正弦函数关系，即sin(入射角)/sin(折射角)为常数。
这进一步验证了斯涅尔定律的正确性。
结论：本实验通过测量玻璃的折射率，深入理解了光的折射现象和折射率的概念。
通过实验数据的处理和分析，得出了玻璃的折射率约为1.5，与理论值相符合。
高中物理选修课件第十三章光实验测定玻璃的折射率
汇报人：XX
汇报时间：20XX-01-17
目录
• 实验目的与原理 • 实验器材与步骤 • 数据记录与处理 • 误差来源及减小方法 • 实验结论与拓展应用 • 思考题与课堂互动环节
01
实验目的与原理
实验目的
01 02
掌握折射定律
通过实验观察和测量，使学生深入理解和掌握折射定律，即入射光线、 折射光线和法线在同一平面内，且入射角和折射角的正弦之比等于两种 介质的折射率之比。
发言三
提出自己对折射率物理意义的理解 和思考。
THANKS
注意事项
在实验过程中，要确保玻璃砖的表面干 净、平整，避免影响光线的传播和测量
。
在计算折射率时，要确保使用的数据是 在同一条件下获得的，避免因条件不同
而产生的误差。
入射角和折射角的测量要精确，尽量减 小误差。可以使用多次测量求平均值的 方法来提高测量的准确性。
实验结束后要及时清理实验器材和场地 ，保持整洁。
折射定律描述了入射光线、折射光线和法线之间的关系，以及入射角 和折射角之间的关系。根据折射定律，可以推导出两种介质的折射率 之比等于入射角和折射角的正弦之比。
测定玻璃折射率的意义
材料光学性质的研究
玻璃的折射率是反映其光学性质的重要参数之一。通过测量玻璃的折射率，可以了解玻璃 对光的传播和偏折能力，进而研究其光学性质和应用。
对筛选后的数据进行统计分析，计算折射 率的平均值、标准差等统计量，以评估实 验结果的稳定性和精度
利用图表展示入射角与折射角之间的关系 ，以及折射率的变化趋势，便于直观分析 和理解
结果表达与讨论
结果表述
根据实验数据和图表，对玻璃的折射 率进行定量描述，给出具体的数值范 围和变化趋势
(浙江新高考专用版)2019_2020学年高中物理第十三章光实验：测定玻璃的折射率教案新人教版选修3_4
实验：测定玻璃的折射率一、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．二、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．三、操作步骤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一条线aa ′作为界面，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θ1适当大些，如图1所示．图13．在AO 线上竖直地插两枚大头针P 1、P 2，在白纸上放上被测玻璃砖，使玻璃砖的一个面与aa ′重合．4．沿玻璃砖的另一侧面用直尺画一条直线bb ′.5．在玻璃砖的bb ′一侧白纸上竖直地立一枚大头针P 3，调整视线，同时移动大头针P 3的位置，当P 3恰好能同时挡住玻璃砖aa ′一侧所插的大头针P 1、P 2的像时，把大头针P 3插好．6．在玻璃砖bb ′一侧再竖直地插一枚大头针P 4，使P 4能挡住P 3本身，同时也能挡住P 1、P 2的像．7．记下P 3、P 4的位置，移去玻璃砖，拔去大头针，过P 3、P 4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θ2.8．用量角器量出入射角θ1和折射角θ2的大小．9．改变入射角θ1，重复上面的步骤再做三、四次，量出相应的入射角和折射角．四、数据处理1．计算法：通过多次测量入射角和折射角，得出多组入射角和折射角的正弦值，再代入n ＝sin θ1sin θ2中求出多个n 的值，然后取其平均值，即为玻璃砖的折射率． 2．单位圆法(1)以入射点O 为圆心，以一定长度R 为半径画圆，交入射光线OA 于E 点，交折射光线OO ′于E ′点，过E 作NN ′的垂线EH ，过E ′作NN ′的垂线E ′H ′，分别交NN ′于点H 、H ′，如图2所示．图2(2)由图中关系知sin θ1＝EH OE ，sin θ2＝E ′H ′OE ′，OE ＝OE ′＝R ，则n ＝sin θ1sin θ2＝EH E ′H ′，只要用刻度尺测出EH 、E ′H ′的长度就可以求出n .3．图象法：求出多组对应的入射角与折射角的正弦值，作出sin θ1－sin θ2图象，由n ＝sin θ1sin θ2可知图象应为直线，如图3所示，其斜率为折射率．图3五、注意事项1．实验中，玻璃砖在纸上的位置不可移动．2．不能用手触摸玻璃砖光洁的光学面，更不能把玻璃砖当尺子用．3．大头针应竖直插在白纸上，且玻璃砖每一侧两枚大头针P 1与P 2间、P 3与P 4间的距离应适当大些，以减小确定光路方向时造成的误差．4．实验中入射角不宜过小或过大，否则会使测量误差增大．一、实验原理与操作例1 (2017·浙江11月选考)在“测定玻璃的折射率”实验时，(1)下列做法正确的是________．A ．入射角越大，误差越小B ．在白纸上放好玻璃砖后，用铅笔贴着光学面画出界面C ．实验时既可用量角器，也可用圆规和直尺等工具进行测量D ．判断像与针是否在同一直线时，应该观察大头针的头部(2)小明同学在插针时玻璃砖的位置如图4所示，根据插针与纸上已画的界面确定入射点与出射点，依据上述操作所测得的折射率________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．图4(3)小明同学经正确操作后，在纸上留下四枚大头针的位置P 1、P 2、P 3和P 4，AB 和CD 是描出的玻璃砖的两个边，如图5所示，请在虚线框中画出光路图．图5答案 (1)C (2)偏小 (3)光路图见解析解析 (1)本实验在用插针法时，角度不宜过大，否则很难确定折射角，选项A 错；不能用铅笔贴着光学面画界面，所以选项B 错误；本实验通过n ＝sin i sin r求折射率，也可以通过单位圆法求折射率，所以选项C 正确；在观察像与针是否在一条直线时，应该观察大头针底部，所以D 错误．(2)由图甲可知，此次测量的折射角偏大，导致测得的折射率偏小．(3)光路图如图乙所示．甲乙例2(2017·湖州市第一学期调研)根据“测定玻璃的折射率”的实验要求，回答下列问题：某同学先在图6中的线段AO上竖直插上大头针P1和P2，然后准备在bb′外侧插上大头针P3和P4，则插P3的要求是________；插P4的要求是________；在实验中，有两位同学分别设计了记录表格，记录好数据并完成了计算．图6甲同学设计的表格：乙同学设计的表格：两位同学做得正确的是________(填“甲”或“乙”)．答案竖直插P3时，应让P3挡住P1、P2的像竖直插P4时，应让P4挡住P1、P2的像和P3甲二、实验数据处理例3(2017·浙江十校联盟3月适应性考试)在“测定玻璃的折射率”实验中，某同学经正确的操作，插好了4枚大头针P 1、P 2和P 3、P 4，如图7所示．图7(1)在图中坐标纸上画出完整的光路图，并标出入射角θ1和折射角θ2；(2)对你画出的光路图进行测量，求出该玻璃的折射率n ＝________(结果保留两位有效数字)．答案 (1)如图所示(2)1.4(1.2～1.6)例4 (2018·温州新力量联盟高二第二学期期中)在“测定玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作插好了4枚大头针，画出完整的光路图，由于没有量角器，他以入射点O 为圆心画圆交入射光线于A 点，交折射光线于B 点，过A 点画法线的垂线与法线交于C 点，过B 点画法线的垂线与法线交于D 点，如图8所示，若各线段的长度可以用AC 、CO 、BD 、DO 表示，则玻璃的折射率可表示为________．图8答案 AC BD解析 由折射定律有n ＝sin θ1sin θ2＝AC OA BD OB＝AC BD. 三、其他形状玻璃砖测折射率例5 (2017·宁波诺丁汉大学附中高二下学期期末)在“用插针法测定玻璃砖折射率”的实验中，玻璃砖的ab 边与a ′b ′边相互平行，aa ′边与bb ′边不平行，某同学在白纸上仔细画出了玻璃砖的两条边线aa ′与bb ′，如图9所示．图9(1)实验时，先在玻璃砖的一侧插两枚大头针P 1和P 2以确定入射光线AO ，接着，眼睛应在玻璃砖的________(填“同一侧”或“另一侧”)观察所插的两枚大头针P 1和P 2，同时通过插第三、第四枚大头针来确定从玻璃砖射出的光线．(2)实验中是否要求四枚大头针的针帽在同一视线上？________(填“是”或“否”)．(3)下列操作可以减小实验误差的是________(填字母代号)．A ．适当增大大头针P 1、P 2的间距B ．选择玻璃砖相互平行的ab 、a ′b ′边来测量C ．选用尽可能细的笔画线D ．使AO 的入射角接近90°答案 (1)另一侧 (2)否 (3)AC解析 (1)实验时，先在玻璃砖的一侧插两枚大头针P 1和P 2以确定入射光线AO ，接着，眼睛在玻璃砖的另一侧观察所插的两枚大头针P 1和P 2，同时通过插第三、第四枚大头针来确定从玻璃砖射出的光线；(2)实验中要求四枚大头针的针尖在同一视线上，而不是针帽．(3)大头针P 1和P 2及P 3和P 4之间的距离适当大些时，角度的测量误差会小些，故A 正确；用插针法测定玻璃砖折射率时，玻璃砖上、下表面不一定要平行，故B 错误；为了准确确定入射光线和折射光线，选用尽可能细的笔画线，故C 正确；为了减小测量的相对误差，选择的入射角应适当，不宜过小也不宜过大，故D 错误．1．(实验原理与操作)在测定玻璃的折射率的实验中，对一块两面平行的玻璃砖，用插针法找出与入射光线对应的出射光线，现在甲、乙、丙、丁四位同学分别作出如图10所示的四组插针结果．图10(1)从图上看，肯定把大头针插错了的同学是________．(2)从图上看，测量结果准确度最高的同学是________．答案(1)甲、乙(2)丁2．(实验数据处理)(2018·金华一中高二上学期第二次段考)在“测定玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作插好了4枚大头针，如图11所示．图11(1)请在图12中画出完整的光路图．图12(2)对画出的光路图进行测量和计算，求得该玻璃砖的折射率n＝________(保留3位有效数字)．(3)为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象，某同学做了两次实验，经正确操作插好了8枚大头针，如图13所示．图中P1和P2是同一入射光线上的2枚大头针，其对应出射光线上的2枚大头针是P3和________(填“A”或“B”)．图13答案(1)如图所示(2)1.53(说明：±0.03范围内均可) (3)A解析(1)分别连接玻璃砖两侧的大头针所在的点并延长，与玻璃砖两平行边分别相交，标出传播方向，然后连接玻璃砖边界的两交点，即为光线在玻璃砖中的传播线路．光路图如图所示．(2)设方格纸上正方形的边长为1，光线的入射角为θ1，折射角为θ2，则sin θ1＝5.3 5.32＋42≈0.798，sin θ2＝2.22.22＋3.62≈0.521，所以该玻璃砖的折射率n＝sin θ1sin θ2＝0.7980.521≈1.53.(3)由题图可知，光线P1P2入射到玻璃砖上时，相当于光线射到了一个三棱镜上，因此出射光线将向底边偏折，所以出射光线过P3和A.3．(实验数据处理)(2017·金华十校高三第一学期质检)如图14所示，某同学做“测定玻璃的折射率”实验时，完成光路图后，由于没有量角器，借助圆规以O为圆心画圆，该圆交入射光线于A点，交OO′连线延长线于C点．分别过A点、C点作法线NN′的垂线AB、CD交NN′于B点、D点，请用刻度尺测量并计算得到此种玻璃的折射率n＝________.(结果保留两位有效数字)图14答案 1.5解析 由折射定律有n ＝sin θ1sin θ2＝AB OA CD OC＝AB CD，测得AB ＝1.13 cm 、CD ＝0.73 cm ，代入数据解得n ≈1.5.4．(其他形状玻璃砖测折射率)在做“插针法测定玻璃砖的折射率”的实验中，对于如图所示的梯形玻璃砖(两个光学面不平行)，实验结果可能是下列图中的________．(请选择一个正确答案)答案B1．在“用插针法测玻璃砖折射率”的实验中，实验方法和步骤完全正确，但测后发现玻璃砖的两个光学面不平行，则( )A ．入射光线与出射光线一定不平行，测量值偏大B ．入射光线与出射光线一定不平行，测量值偏小C ．入射光线与出射光线一定不平行，测量值仍然正确D ．入射光线与出射光线可能平行，测量值仍然正确答案 C解析 只要实验方法和步骤完全正确，测量值的准确性与玻璃砖的两个光学面是否平行没有关系．2.(多选)在用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中，其实验光路图如图1所示，对实验中的一些具体问题，下列说法正确的是( )图1A．为了减小作图误差，P3和P4的距离应适当大一些B．为减小测量误差，P1、P2连线与玻璃砖界面法线的夹角应适当大一些C．若P1、P2的距离较大时，通过玻璃砖会看不到P1、P2的像D．实验中为方便操作可用玻璃砖代替尺子画线答案AB解析实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且P1与P2之间，P2与O点之间，P3与P4之间，P3与O′点之间距离要稍大一些．入射角θ1应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜太大，也不宜太小．实验中严禁用玻璃砖代替尺子画线．故A、B正确，C、D错误．3．(2018·湖州高二下学期期末)如图2所示，某同学在“测定玻璃的折射率”实验中，先确定了上边界和入射光线AO，竖直插好大头针P1、P2，在画边界a时不小心将玻璃砖向下平移一小段，然后玻璃砖保持在此位置继续实验，则测得的折射率________(填“偏小”“不变”或“偏大”)．图2答案偏小4.如图3所示，把玻璃砖放在木板上，下面垫一张白纸，在白纸上描出玻璃砖的两个边a和a′.然后在玻璃砖的一侧插两个大头针A、B，AB的延长线与直线a的交点为O.眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使B把A挡住．然后在眼睛所在的一侧再插第三个大头针C，使它把A、B的像都挡住，插第四个大头针D，使它把A、B的像和C都挡住，那么后两个大头针就确定了从玻璃砖射出的光线．在白纸上描出光线的径迹，要计算玻璃砖的折射率需要测量的物理量是图中的________；为了减小实验误差，入射角应________(选填“大些”或“小些”)．图3答案 α和β 大些5.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，在棱镜的一侧插入两枚大头针P 1和P 2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P 1的像被P 2的像挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P 3、P 4，使P 3挡住P 1、P 2的像，P 4挡住P 1、P 2的像和P 3，在纸上标出大头针的位置和三棱镜轮廓，如图4所示．图4(1)在图上画出所需的光路图；(2)为了测出该三棱镜的折射率，需要测量的物理量是________，在图上标出它们；(3)计算折射率的公式是n ＝________.答案 见解析解析 (1)光路图如图所示，画出通过P 1、P 2的入射光线，交AC 于O ，画出通过P 3、P 4的出射光线交AB 于O ′，连接OO ′，则光线OO ′就是入射光线P 1P 2在三棱镜中的折射光线．(2)在所画的图上画出虚线部分，并注明入射角θ1和折射角θ2，用量角器量出θ1和θ2(或用直尺测出线段EF 、OE 、GH 、OG 的长度)．(3)n ＝sin θ1sin θ2(或因为sin θ1＝EF OE ，sin θ2＝GH OG， 则n ＝EF OE GH OG＝EF ·OG OE ·GH) 6．如图5甲所示为光学实验用的长方体玻璃砖，它的____面不能用手直接接触．在“用插针法测定玻璃砖折射率”的实验中，两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔a 、b 、c 的位置相同，且插在c 位置的针正好挡住插在a 、b 位置的针的像，但最后一个针孔的位置不同，分别为d 、e 两点，如图乙所示．计算折射率时，用______(填“d ”或“e ”)点得到的值较小，用________(填“d ”或“e ”)点得到的值误差较小．图5答案光学d e解析光学实验用的玻璃砖的光学面不能用手接触，以防止损坏其光学面．如图所示，连接cd、ce并反向延长分别交CD于O1、O2点，并连接OO1、OO2，入射角i相同，折射角∠O′OO2<∠O′OO1，由折射定律得，折射角越大的，求得的折射率越小．由图可得，用d点得到的值较小，而ce与ab近似平行，故用e点得到的值误差较小．7．利用插针法测玻璃的折射率，实验中先将玻璃砖固定在水平桌面上的白纸上，画出玻璃砖两侧界面MN、PQ，在玻璃砖的一侧插好大头针P1、P2后，某同学发现在P1、P2的同侧通过玻璃砖在如图6所示位置也可观察到P1、P2的像，于是他在白纸上插大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，然后，他又插下大头针P4，使P4挡住P3以及P2、P1的像，取走玻璃砖，画P1、P2连线交MN于O点，P4、P3连线交MN于O′点，测出P1、P2连线与MN间的夹角α＝30°，玻璃砖的厚度h＝2.00cm，OO′两点间的距离l＝3.00cm.则玻璃砖的折射率为________．图6答案 1.44解析将P1、P2所在直线当作入射光线，其光路图如图所示：即光线折射入玻璃砖，射到其下表面后发生反射，反射光又经上表面折射后穿出玻璃砖，由光的反射定律及几何关系知：sin β＝l2h 2＋(l 2)2＝l 4h 2＋l 2＝ 3.004×2.002＋3.002＝35由折射定律得，n ＝sin (90°－α)sin β≈1.44. 8．在“测定玻璃的折射率”的实验中(1)操作步骤如下：①先在白纸上画出一条直线aa ′代表两种介质的界面，过aa ′上的O 点画出界面的法线NN ′，并画一条线段AO 作为入射光线．②把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟aa ′对齐．③在线段AO 上竖直地插上两枚大头针P 1、P 2，透过玻璃砖观察大头针P 1、P 2的像．调整视线方向，直到P 1的像被P 2的像挡住．再在观察的这一侧插两枚大头针P 3、P 4，使P 3挡住P 1、P 2的像，P 4挡住P 3以及P 1、P 2的像，记下P 3、P 4的位置．④移去大头针和玻璃砖，连接P 3、P 4作为折射光线，测量出入射角θ1与折射角θ2，填入表格中．上述操作步骤中存在严重的缺漏，应做的补充是____________________________________ ________________________________________________________________________.(2)实验中测出了多组入射角θ1与折射角θ2，并作出了sin θ1－sin θ2的图象如图7所示，则下列说法正确的是________．图7A ．实验时，光线是由空气射入玻璃B ．实验时，光线是由玻璃射入空气C ．玻璃的折射率为0.67D ．玻璃的折射率为1.5答案 (1)见解析 (2)BD解析 (1)步骤②中应在白纸上画出玻璃砖的另一个界面bb ′，步骤④中应令P 3、P 4的连线与bb ′的交点为O ′，连接O ′和aa ′上的入射点O ，作出玻璃砖中的光线OO ′.(2)由题图可看出入射角θ1小于折射角θ2，因此，光线应该是由玻璃射入空气，则玻璃折射率n ＝sin θ2sin θ1＝0.3－00.2－0＝1.5，所以选项B 、D 正确．9.(2017·余姚中学高二第二学期期中)学校开展研究性学习，某研究小组的同学根据所学的光学知识，设计了一个测量液体折射率的仪器，如图8所示，在一圆盘上，过其圆心O 作两条互相垂直的直径BC 、EF ，在半径OA 上，垂直盘面插下两枚大头针P 1、P 2，并保持P 1、P 2位置不变，每次测量时让圆盘的下半部分竖直浸入液体中，而且总保持液面与直径BC 相平，EF 作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察P 1、P 2的像，并在圆周上插上大头针P 3，使P 3正好挡住P 1、P 2的像，同学们通过计算，预先在圆周EC 部分刻好了折射率的值，这样只要根据P 3所插的位置，就可直接读出液体折射率的值，则：图8(1)若∠AOF ＝30°，OP 3与OC 的夹角为30°，则P 3处对应的折射率的值为________．(2)图中P 3、P 4两位置哪一处所对应的折射率的值大？答：____________.(3)作AO 的延长线交圆周于K ，K 处所对应的折射率的值应为________．答案 (1) 3 (2)P 4 (3)1解析 (1)根据折射定律n ＝sin θ1sin θ2， 题中θ1＝∠EOP 3＝60°，θ2＝∠AOF ＝30°，所以n ＝sin60°sin30°＝ 3. (2)题图中P 4对应的空气中光线与法线夹角大于P 3对应的空气中光线与法线夹角，所以P 4对应的折射率的值大．(3)因A 、O 、K 在一条直线上，入射角等于折射角，所以K 处对应的折射率的值应为1.。
2019_2020学年高中物理第十三章实验测定玻璃的折射率课件新人教版选修3_4
四、实验步骤 1．如图所示，将白纸用图钉钉在平木板上．
2．在白纸上画出一条直线 aa′作为界面(线)，过 aa′上的一点 O 画出界面的法线 NN′，并画一条线段 AO 作为入射光线． 3．把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟 aa′对齐，画 出玻璃砖的另一边 bb′.
4．在直线 AO 上竖直插上两枚大头针 P1、P2，透过玻璃砖观 察大头针 P1、P2 的像，调整视线方向直到 P2 的像挡住 P1 的 像．再在观察者一侧竖直插上两枚大头针 P3、P4，使 P3 挡住 P1、P2 的像，P4 挡住 P3 及 P1、P2 的像，记下 P3、P4 的位置． 5．移去大头针和玻璃砖，过 P3、P4 所在处作直线 O′B 与 bb′ 交于 O′，直线 O′B 就代表了沿 AO 方向入射的光线通过玻璃 砖后的传播方向．
(2)由图中关系 sin θ1＝EOHE，sin θ2＝EO′EH′′，OE＝OE′＝R 则 n＝ssiinn θθ12＝EE′HH′，只要用刻度尺测出 EH、E′H′的长度就 可以求出 n. 六、注意事项 1．实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且大头针之间及 大头针与光线转折点之间的距离要稍大一些． 2．入射角 θ1 应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入 射角不宜太大．
[答案]
(1)CD
(2)偏小
(3)AB、CD 的距离
AB CD
实验的改进与创新 由于实验室中矩形玻璃砖的数量不够，部分同学需改 用直角三棱镜做“测定玻璃的折射率”实验，实验步骤如下： a．如图所示，先在一张白纸上作相互垂直的直线 ab、a′b′作 为三棱镜的两个界面，并在直线上标出点 O；
(1)在图中画出所需的光路． (2)为了测出玻璃棱镜的折射率，需要测量的量是________、 ________，在图中标出它们． (3)计算折射率的公式是 n＝________．
实验报告测量玻璃折射率
实验报告测量玻璃折射率一、引言折射率是光线通过介质时发生折射的程度，是介质的一个重要光学性质。
本实验旨在通过测量玻璃的折射率，探究不同光线在不同介质中的传播规律，加深对光学的理解。
二、实验原理1.斯涅尔定律：当光线从一介质射向另一介质时，入射角i、折射角r和两个介质的折射率n1、n2之间有以下关系：n1sin(i) = n2sin(r)2.光程差：光线从空气进入玻璃，两束光线的光程差为：光程差δ=n1*BC+n2*AC3.中心黑环法测量：在测量折射率时，可以利用中心黑环法来测量不同颜色光线通过玻璃的光程差。
对称位置上可以形成环状的圆环，在灯光中观察两个相对的黑环，通过计算得到半径差，再根据光程差的公式计算出折射率。
三、实验步骤1.准备实验仪器：透镜架、白炽灯、屏，挠性导光管；2.将挠性导光管固定在透镜架上，使其与光轴平行；3.调节挠性导光管与透镜之间的距离，使挠性导光管上的圆环清晰可见；4.使用滤光片筛选出不同的颜色光线，使其通过挠性导光管到达透镜；5.观察两个相对的黑环，调节屏与透镜的距离，使黑环清晰；6.记下黑环对应的半径差，再测量出透镜与屏的距离AC和透镜与源之间的距离BC；7.记录各组数据，并计算出不同颜色光线对应的折射率。
四、实验数据颜色光线黑环半径差 R（mm）透镜到屏的距离 AC (mm)透镜到源的距离 BC (mm) 平均折射率 n红色7.8 189 1051.52黄色10.5 191 1041.61蓝色15.3 195 1091.69五、误差分析1.仪器本身存在一定的测量误差，如液晶模式准直器的度盘划度不精确等。
2.实验操作的误差，如对两个黑环的边缘判断不准确等。
3.折射率的实验值与参考值可能存在一定偏差。
六、结论通过本次实验，我们测量了不同颜色光线通过玻璃时的折射率，并得到如下结论：1.不同颜色光线的折射率不同，红光拥有较小的折射率，黄光次之，蓝光最大。
2.实验测量的折射率值与理论值存在一定误差，这可能是由于实验仪器的精度以及操作误差等因素导致的。
最新人教版高中物理选修3-4第十三章《实验专题：测定玻璃的折射率》互动课堂
互动课堂疏导引导1.测定玻璃折射率的实验原理和步骤（1）实验原理：如图13-1-13所示，用插针法确定光路，找出与入射光线相应的折射光线；用量角器测出入射角i 和折射角r ；根据折射定律计算出玻璃的折射率ri n sin sin .图13-1-13（2）实验器材：玻璃砖，木板，大头针，图钉，量角器，三角板，铅笔.（3）实验步骤：①用图钉把白纸固定在木板上.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 作为入射光线.③把长方形玻璃放在白纸上，并使其长边与aa′重合再画出玻璃的另一边bb′.④在线段AO 上竖直地插上两枚大头针P 1、P 2.⑤从玻璃砖bb′一侧透过玻璃砖观察大头针P 1、P 2的像，调整视线的方向直到P 1的像被P 2的像挡住；再在bb′一侧插上两枚大头针P 3、P 4，使P 3能挡住P 1、P 2的像，P 4能挡住P 1、P 2的像及P 3本身.⑥移去玻璃砖，在拔掉P 1、P 2、P 3、P 4的同时分别记下它们的位置.过P 3、P 4作直线O′B 交bb′于O′，连接O 、O′，OO′就是玻璃砖内折射光线的方向.∠AON 为入射角，∠O′ON′为折射角.⑦用量角器量出入射角和折射角的度数，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，查入射角和折射角的正弦值，记入表格里. ⑨算出不同入射角时，ri sin sin 的值，比较一下，看它们是否接近一个常数，求出几次实验中ri sin sin 的平均值，这就是这块玻璃的折射率. 2.测定玻璃折射率应注意的问题测定玻璃的折射率是本节实验的主要内容，在实验时注意：（1）尽可能将大头针竖直插在纸上，间距稍大些；（2）入射角θ1应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜太大，也不宜太小，在15°—75°之间为宜；（3）手不能触摸玻璃砖的光洁面，更不能把玻璃界面当尺子画界线；（4）在实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置一经确定，就不能改变.如果稍微上下平移玻璃砖对测量结果没有影响，但若玻璃砖稍微倾斜移动，测得的折射率必定发生偏差；（5）玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5 cm 以上，若宽度太小，则测量误差较大；3.测定玻璃折射率数据处理技巧此实验是通过测量入射角和折射角，然后查数学用表，找出入射角和折射角的正弦值，再代入21sin sin θθ=n 中求玻璃的折射率.除运用此方法之外，还有以下处理数据的方法： 处理方法1：在找到入射光线和折射光线以后，以入射点O 为圆心，以任意长为半径画圆，分别与AO 交于C 点，与OO′（或OO′的延长线）交于D 点，过C 、D 两点分别向NN′作垂线，交NN′于C′、D′，用直尺量出CC′和DD′的长，如图13-1-14所示.图13-1-14由于sinθ1=COC C ' si nθ2=DOD D ' 而CO=DO ，所以折射率：.sin sin 211DD C C n ''==θθ 重复以上实验，求得各次折射率计算值，然后求其平均值即为玻璃砖折射率的测量值. 处理方法2：图象法.根据折射定律可得21sin sin θθ=n ,因此有sinθ2=1sin 1θn .在多次改变入射角测量相对应的入射角和折射角，并计算它们的正弦值的基础上，以sinθ1值为横坐标，以sinθ2值为纵坐标，建立直角坐标系，如图13-1-15所示.描数据点，过数据点连线得一条过原点的直线.图13-1-15求解图线斜率，设斜率为k ，则n k 1=,故玻璃折射率kn 1=. 活学巧用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P 1和P 2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P 1的像被P 2挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P 3、P 4，使P 3挡住P 1、P 2的像，P 4挡住P 3和P 1、P 2的像，在纸上标出大头针位置和三棱镜的轮廓如图13-1-16所示.图13-1-16（1）在本题的图上画出所需的光路.（2）为了测出三棱镜玻璃的折射率，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=__________.思路解析：（1）连接P 1、P 2并延长，交AB 侧面于O 1，连接P 3、P 4并延长，交AC 侧面于O 2，连接O 1O 2，就得到光在玻璃中的折射光线，如图13-1-17所示.图13-1-17（2）据折射定律21sin sin θθ=n ，故应测量入射角θ1和折射角θ2.因用量角器量角误差较大，可转化为量长度，在入射光线和折射光线O 1O 2的延长线上取两点D 和E ，使O 1D=O 1E 、过D 和E 分别作出法线MN 的垂线DF 和EG ，如图13-1-17所示.sinθ1=D O DF 1,sinθ2=E O EG 1,其中O 1D=O 1E,故EGDF n ==21sin sin θθ,所以需要测量DF 和EG 的长. （3）据上一步可知21sin sin θθ=n 或EG DF . 本题是插针法测平行玻璃砖折射率的变形题，只要利用插针法确定出三棱镜的入射点O 1和出射点O 2，就可以确定光线在玻璃中的折射光路，这正是插针法测折射率的技巧所在.求入射角的正弦和折射角的正弦之比可通过正弦函数的定义，用长度之比代替，这也是处理数据的常用方法.答案：（1）如图13-1-17（2）θ1 θ2（或DF EG ）（3）21sin sin θθ或EG DF 2.在测定玻璃的折射率的实验中，对一块两面平行的玻璃砖，用插针法找出与入射光线对应的出射光线，现有甲、乙、丙、丁四位同学分别作出如图13-1-18所示的四组插针结果.图13-1-18（1）从图上看，肯定把大头针插错了的同学是___________.（2）从图上看，测量结果准确度最高的同学是___________.思路解析：由上图可知，乙图中出射光线向左上侧偏移不符合实际，肯定插错了，甲、丙和丁相比较，前者入射角及两插针间距比图丁小些，故丁同学测量得最准确.答案：（1）乙 （2）丁3.某同学由于没有量角器，他在完成了光路图以后，以O 点为圆心，10.00 cm 为半径画圆，分别交线段OA 于A 点，交OO′连线的延长线于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13-1-19所示.用刻度尺量得OB=8.00 cm ，CD=4.00 cm ，由此可得出玻璃的折射率n=___________.图13-1-19思路解析：由折射定律得OCCD OA ABCODAOB n =∠∠=sin sin 因为OA=OC 所以.5.100.400.800.102222=-=-==CD OB OA CD AB n 答案：1.5。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第十三章实验：测定玻璃的折射率
1．(浙江温州“共美联盟”2017～2018学年高二下学期期末)在利用“插针法”测定玻璃的折射率实验中
①下列操作可以减小实验误差的是__AC___(填字母代号)
A．P1、P2及P3、P4之间的距离适当大些
B．选择平行玻璃砖进行实验
C．入射角适当大些
D．若有几块厚度不同的玻璃砖，应选用厚度较小的
②正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图所示，此玻璃的折射率计算式为＝
__cosα
cosβ
__(用图中的α、β表示)
解析：(1)大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些时，相同的距离误差，引起的角度
误差会减小，角度的测量误差会小些。
故A正确；作插针法测定折射率时，玻璃砖上下表面不一定要平行。
故B错误；为了减小测量的相对误差，选择的入射角应尽量大些，效果会更好。
故C正确；若有几块厚度不同的玻璃砖，应选用厚度较大一些的，故D错误。
(2)由图可知，入射角为90°－α，折射角为90°－β；则由折射定律可知：n＝
－α－β＝
cosα
cosβ
2．(辽宁省铁路实验中学2017～2018学年高二下学期期中)在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面ab、cd与玻璃砖位置的关系分别如图①、②和③所示，其中甲、丙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ab、cd为界面画光路图。
则甲同学测得的折射率与真实值相比__偏小___(填“偏大”、“偏小”或“不变”)，乙同学测得的折射率与真实值相比__不变___(填“偏大”、“偏小”或“不变”)，丙同学测得的折射率与真实值相比__变小___。
解析：①如图1。
测定折射率时，折射角增大，则折射率减小；
用图②测折射率时，只要操作正确，与玻璃砖形状无关；
用图③测折射率时，折射角偏大，所以测得的折射率变小。
3．(四川省绵阳南山实验中学2017年高二下学期期中)学校开展研究性学习，某研究小组的同学根据所学的光学知识，设计了一个测量液体折射率的仪器。
如图所示，在一个圆盘上，过其圆心O 作两条互相垂直的直径BC 、EF 。
在半径OA 上，垂直盘面插上两枚大头针P 1、P 2并保持P 1、P 2位置不变。
每次测量时让圆盘的下半部分竖直进人液体中，而且总使得液面与直径BC 相平，EF 作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察P 1、P 2像，并在圆周上插上大头针P 3，使P 3，正好挡住P 1、P 2。
同学们通过计算，预先在圆周EC 部分刻好了折射率的值，这样只要根据P 3所插的位置，就可直接读出液体折射率的值。
则：
(1)若∠AOF ＝30°，OP 3与OC 的夹角为30°，则P 3处所刻折射率的值为。
(2)图中P 3、P 4两位置哪一处所对应的折射率值大？__P 4___。
(3)做AO 的延长线交圆周于K ，K 处对应的折射率值应为__1___。
解析：(1)由图看出，入射角为i ＝∠AOF ＝30°，折射角r ＝∠EOP 3＝60°，则P 3处所对应
的折射率的值为n ＝sin r sin i ＝3。
(2)根据折射定律，n ＝sin r sin i
，可知P 4处对应的折射率较大。
(3)作AO 的延长线交圆周于K ，这种情况下折射角与入射角相等，则知K 处所对应的折射率的值是1。