2018年高考物理一轮复习实验十四测定玻璃的折射率教学案!
实验十四 测定玻璃的折射率1.学会用插针法确定光路.2.会用玻璃砖和光的折射定律测定玻璃的折射率．一、基本实验要求1．实验原理 如实验原理图甲所示，当光线AO 1以一定的入射角θ1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO 1对应的出射光线O 2B ，从而求出折射光线O 1O 2和折射角θ2，再根据n ＝sin θ1sin θ2或n ＝PN QN ′算出玻璃的折射率． 2．实验器材木板、白纸、玻璃砖、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)在白纸上画一条直线aa ′，并取aa ′上的一点O 为入射点，作过O 点的法线NN ′.(3)画出线段AO 作为入射光线，并在AO 上插上P 1、P 2两根大头针．(4)在白纸上放上玻璃砖，使玻璃砖的一条长边与直线aa ′对齐，并画出另一条长边的对齐线bb ′.(5)眼睛在bb ′的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向，使P 1的像被P 2的像挡住，然后在眼睛这一侧插上大头针P 3，使P 3挡住P 1、P 2的像，再插上P 4，使P 4挡住P 3和P 1、P 2的像．(6)移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P 3、P 4的针孔位置确定出射光线O ′B 及出射点O ′，连接O 、O ′得线段OO ′.(7)用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin θ2.(8)改变入射角，重复实验，算出不同入射角时的sin θ1sin θ2，并取平均值． 二、规律方法总结1．数据处理(1)计算法：用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin θ2.算出不同入射角时的sin θ1sin θ2，并取平均值．(2)作sin θ1－sin θ2图象：改变不同的入射角θ1，测出不同的折射角θ2，作sin θ1－sin θ2图象，由n ＝sin θ1sin θ2可知图象应为直线，如实验原理图乙所示，其斜率为折射率． (3)“单位圆”法确定sin θ1、sin θ2，计算折射率n .以入射点O 为圆心，以一定的长度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 ′.如实验原理图丙所示，sin θ1＝EH OE ，sin θ2＝E ′H ′OE ′，OE ＝OE ′＝R ，则n ＝sin θ1sin θ2＝EH E ′H ′.只要用刻度尺量出EH 、E ′H ′的长度就可以求出n .2．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另一边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，且玻璃砖每两枚大头针P 1与P 2间、P 3与P 4间的距离应大一点，以减小确定光路方向时造成的误差．(4)实验时入射角不宜过小，否则会使测量误差过大，也不宜过大，否则在bb ′一侧将看不到P 1、P 2的像．高频考点一 实验的原理与操作例1．某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行．正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图1所示．图1(1)此玻璃的折射率计算式为n ＝________(用图中的θ1、θ2表示)．(2)如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度________(填“大”或“小”)的玻璃砖来测量．答案 (1)cos θ1cos θ2⎝ ⎛⎭⎪⎫或sin (90°－θ1)sin (90°－θ2) (2)大 解析 (1)光线由空气射入玻璃的入射角i ＝90°－θ1，折射角r ＝90°－θ2，由折射率的定义可得：n ＝sin i sin r ＝sin (90°－θ1)sin (90°－θ2)＝cos θ1cos θ2，根据平行玻璃砖对光线的影响可知，玻璃砖宽度越大，侧移量越大，折射角的测量误差越小．【变式探究】用三棱镜做测定玻璃折射率的实验，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，使P 4挡住P 3和P 1、P 2的像，在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图2所示．图2(1)在题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 见解析高频考点二 数据处理及误差分析例3．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3甲所示．(1)在图乙中画出完整的光路图．(2)对你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，如图丙所示．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3答案(1)见解析图(2)1.53(说明：1.53±0.03范围内都可) (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路径．光路图如图所示．【变式探究】在用插针法测定玻璃砖的折射率的实验中，甲、乙、丙三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4①、②和③所示，其中甲、丙两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．图4(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”)．(3)丙同学测得的折射率与真实值相比________．答案(1)偏小(2)不变(3)可能偏大、可能偏小、可能不变【举一反三】如图5，用插针法测定玻璃折射率的实验中，以下说法正确的是( )图5(1)P1、P2及P3、P4之间的距离适当大些，可以提高准确度(2)P1、P2及P3、P4之间的距离取得小些，可以提高准确度(3)入射角θ1适当大些，可以提高准确度(4)入射角太大，折射光线会在玻璃砖的内表面发生全反射，使实验无法进行(5)P1、P2的间距、入射角的大小均与实验的准确度无关A．(1)(3) B．(2)(4)C．(3)(5) D．(1)(4)答案 A解析实验根据大头针确定入射光线和出射光线，在连线及测量时必然有误差，P1、P2和P3、P4之间距离适当大些，可以减小误差，故(1)正确，(2)错误；实验要求入射角不能太小，否则会导致测量误差太大，(3)正确；根据几何知识知光在第二界面的入射角等于在第一界面的折射角，即小于临界角，不会发生全反射，(4)错误；综合上述分析知(5)错误．故选A.高频考点三实验拓展与创新例3．某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率．开始时玻璃砖的位置如图6中实线所示，使大头针P1、P2与圆心O在同一直线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心O缓慢转动，同时在玻璃砖直径边一侧观察P1、P2的像，且P2的像挡住P1的像．如此观察，当玻璃砖转到图中虚线位置时，上述现象恰好消失．此时只需测量出________，即可计算出玻璃砖的折射率．请用你的测量值表示出折射率：________.图6答案玻璃砖直径边绕O点转过的角度θn＝1 sin θ【变式探究】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7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P1、P2，并保持P1、P2位置不变，每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，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P1、P2的像，并在圆周上插上大头针P3，使P3正好挡住P1、P2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P3所插的位置，就可直接读出液体折射率的值，则：图7(1)若∠AOF＝30°，OP3与OC的夹角为30°，则P3处所对应的折射率的值为_______．(2)图中P3、P4两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)P4处对应的折射率的值大(3)1【举一反三】小明同学设计了一个用刻度尺测半圆形玻璃砖折射率的实验，如图8所示，他进行的主要步骤是：图8A．用刻度尺测玻璃砖的直径AB的大小d.B．先把白纸固定在木板上，将玻璃砖水平放置在白纸上，用笔描出玻璃砖的边界，将玻璃砖移走，标出玻璃砖的圆心O、直径AB、AB的法线OC.C．将玻璃砖放回白纸的原处，长直尺MN紧靠A点并与直径AB垂直放置．D．调节激光器，使PO光线从玻璃砖圆弧面沿半径方向射向圆心O，并使长直尺MN的左右两侧均出现亮点，记下左侧亮点到A点的距离x1，右侧亮点到A点的距离x2.则：①小明利用实验数据计算此玻璃砖折射率的表达式为n＝________.②关于上述实验，以下说法正确的是________．A．在∠BOC的范围内，改变入射光线PO的入射角，直尺MN上可能只出现一个亮点B．左侧亮点到A点的距离x1一定小于右侧亮点到A点的距离x2C．左侧亮点到A点的距离x1一定大于右侧亮点到A点的距离x2D．要使左侧亮点到A点的距离x1增大，应减小入射角答案(1) d2＋4x22d2＋4x21(2)ABD(2)当入射角大于等于发生全反射的临界角时，只有反射没有折射，则直尺MN上只出现一个亮点，故A正确．光从玻璃射入真空，折射角大于入射角，通过几何关系知，x1<x2，故B 正确，C错误．减小入射角，则折射角减小，x1增大，故D正确。
【2016²四川卷】某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n.如图1甲所示，O是圆心，MN是法线，AO、BO分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径．该同学测得多组入射角i和折射角r，作出sin isin r图像如图乙所示．则( )图1A．光由A经O到B，n＝1.5B ．光由B 经O 到A ，n ＝1.5C ．光由A 经O 到B ，n ＝0.67D ．光由B 经O 到A ，n ＝0.67【答案】B 【解析】在本题中，介质折射率为空气中角度的正弦值和介质中角度的正弦值之比，则n ＝sin r sin i ＝0.90.6＝1.5.又由于题目中所说的入射角为i ，可以得出光线是从B 经O 到A ，故选项B 正确．【2015²北京²21（1）】10．“测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好玻璃砖，aa '和bb '分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图1所示，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针1P 和2P ，用“+”表示大头针的位置， 然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针3P 和4P ，在插3P 和4P 时，应使 （选填选项前的字母）A 、3P 只挡住1P 的像B 、4P 只挡住2P 的像C 、3P 同时挡住1P 、2P 的像【答案】C1、如图4所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率．在平铺的白纸上垂直纸面插大头针P 1、P 2确定入射光线，并让入射光线过圆心O ，在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针P 3，使P 3挡住P 1、P 2的像，连接OP 3，图中MN 为分界线，虚线半圆与玻璃砖对称，B 、C 分别是入射光线、折射光线与圆的交点，AB 、CD 均垂直于法线并分别交法线于A 、D 点．图4(1)设AB 的长度为l 1，AO 的长度为l 2，CD 的长度为l 3，DO 为的长度为l 4，为较方便地表示出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量________，则玻璃砖的折射率可表示为________．(2)该同学在插大头针P 3前不小心将玻璃砖以O 为圆心顺时针转过一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)．答案 (1)l 1和l 3 n ＝l 1l 3(2)偏大 解析 (1)sin θ1＝l 1BO ，sin θ2＝l 3CO ，因此玻璃的折射率n ＝sin θ1sin θ2＝l 1BO l 3CO＝l 1l 3，因此只需测量l 1和l 3即可．(2)当玻璃砖顺时针转过一个小角度时，在处理数据时，认为l 1是不变的，即入射角不变，而l 3减小，所以测量值n ＝l 1l 3将偏大．/2．某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行．正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图5所示．图5(1)此玻璃的折射率计算式为n ＝________(用图中的θ1、θ2表示)．(2)如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度________(填“大”或“小”)的玻璃砖来测量．答案 (1)cos θ1cos θ2⎝ ⎛⎭⎪⎫或sin 90°－θ1 sin 90°－θ2 (2)大3．在用插针法测定玻璃砖的折射率的实验中，甲、乙、丙三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6①、②和③所示，其中甲、丙两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．图6(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”)．(3)丙同学测得的折射率与真实值相比________．答案(1)偏小(2)不变(3)可能偏大、可能偏小、可能不变解析(1)用图①测定折射率时，玻璃中折射光线偏折大了，所以折射角增大，折射率变小；(2)用图②测定折射率时，只要操作正确，与玻璃砖形状无关；(3)用图③测定折射率时，无法确定折射光线偏折的大小，所以测得的折射率可能偏大、可能偏小、可能不变．4、某同学测量玻璃砖的折射率，准备了下列器材：激光笔、直尺、刻度尺、一面镀有反射膜的平行玻璃砖．如图7所示，直尺与玻璃砖平行放置，激光笔发出的一束激光从直尺上O 点射向玻璃砖表面，在直尺上观察到A、B两个光点，读出OA间的距离为20.00 cm，AB间的距离为6.00 cm，测得图中直尺到玻璃砖上表面距离d1＝10.00 cm，玻璃砖厚度d2＝4.00 cm.玻璃的折射率n＝________，光在玻璃中传播速度v＝________ m/s(光在真空中传播速度c ＝3.0³108 m/s，结果均保留两位有效数字)．图7答案 1.2 2.5³1085．某同学用半圆形玻璃砖测定玻璃的折射率(如图8所示)．实验的主要过程如下：图8A．把白纸用图钉钉在木板上，在白纸上作出直角坐标系xOy，在白纸上画一条线段AO表示入射光线．B．把半圆形玻璃砖M放在白纸上，使其底边aa′与Ox轴重合．C．用一束平行于纸面的激光从y＞0区域沿y轴负方向射向玻璃砖，并沿x轴方向调整玻璃砖的位置，使这束激光从玻璃砖底面射出后，仍沿y轴负方向传播．D．在AO线段上竖直地插上两枚大头针P1、P2.E．在坐标系y＜0的区域内竖直地插上大头针P3，并使得从P3一侧向玻璃砖方向看去，P3能同时挡住P1和P2的像．F．移开玻璃砖，连接O、P3，用圆规以O点为圆心画一个圆(如图中虚线所示)，此圆与AO线交点为B，与OP3线的交点为C.确定出B点到x轴、y轴的距离分别为x1、y1，C点到x 轴、y轴的距离分别为x2、y2.(1)若实验中该同学没有将玻璃砖的底边aa′与Ox轴重合，而是向y＞0方向侧移了一些，这将导致所测的玻璃折射率与其真实值相比________．(选填“偏大”“不变”或“偏小”)(2)若实验中该同学在y＜0的区域内，从任何角度都无法透过玻璃砖看到P1、P2的像，为能透过玻璃砖看到P1、P2的像，应采取的措施是：_________________________________.答案见解析6.某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率．开始玻璃砖的位置如图9中实线所示，使大头针P1、P2与圆心O在同一直线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心O缓慢转动，同时在玻璃砖的直径边一侧观察P1、P2的像，且P2的像挡住P1的像．如此观察，当玻璃砖转到图中虚线位置时，上述现象恰好消失．此时只需测量出__________，即可计算出玻璃砖的折射率．请用你测量的量表示出折射率n＝________.图9答案玻璃砖直径边绕O点转过的角度θ1 sin θ。
[推荐学习]2017_2018学年高中物理第四章光的折射第2节学生实验：测定玻璃的折射率教学案教科版
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第2节学生实验：测定玻璃的折射率一、实验目的(1)会用“插针法”确定光路。
(2)会对实验数据进行处理和误差分析。
二、实验原理用插针法确定光路，找出跟入射光线相对应的出射光线，用量角器测入射角i 和折射角r ，根据折射定律计算出玻璃的折射率n ＝sin isin r。
三、实验器材长方形玻璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器、三角板(或直尺)、铅笔。
四、实验步骤(1)先在白纸上画一条直线EE ′，代表两种介质的分界面；再画出一直线段AB 作为入射光线，然后画出分界面上B 处的法线NN ′，如图4－2－1所示。
图4－2－1(2)把长方形的玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边与EE ′对齐，用直尺或三角板轻靠在玻璃砖的另一长边，按住直尺或三角板不动。
将玻璃砖取下，画出直线FF ′代表玻璃砖的另一边。
(3)在直线AB 上竖直插上两枚大头针G 1、G 2，放回玻璃砖，然后透过玻璃砖观察大头针G 1、G 2的像，调整视线方向，直到G 1的像被G 2挡住。
(4)在观察的这一侧竖直地插上两枚大头针G 3和G 4，用G 3挡住G 1、G 2的像，用G 4挡住G 3以及G 1、G 2的像。
(5)移去大头针和玻璃砖，过G 3、G 4的插点画直线CD ，与FF ′相交于C 点，直线CD 就表示沿直线AB 入射的光线透过玻璃砖后的光线，连接BC ，BC 就是玻璃砖内的折射光线的路径。
(6)用量角器量出入射角i 和折射角r ，查出入射角和折射角的正弦值。
(7)通过上面的步骤分别测出入射角是15°、30°、45°、60°、75°时的折射角，并查出相应的正弦值，把这些数据记录在自己设计的表格中。
五、数据处理(1)计算法：把上述实验数据分别由n ＝sin isin r 计算出n 1、n 2、n 3…，求出平均值即为玻璃砖折射率的测量值。
(2)图像法：因sin r ＝1nsin i ，所以可把上面的数据以sin i 值为横坐标、以sin r值为纵坐标，建立直角坐标系，如图4－2－2所示。
《测定玻璃的折射率》教案
《测定玻璃的折射率》教案度，60度，75度，测量出他们对应的折射角分别为：9.8度，19.0度，34.5度，39.4度。
算出他们对应的正弦值，代入表格，算出折射率n分别为：1.524,1.534，1.530，1.521。
取他们的平均值，最后得到玻璃的折射率：n=1.528。
我们也可以采取另一种方式处理数据。
以折射角的正弦值为横坐标，以入射角的正弦值为纵坐标建立坐标系，根据表格中的数据描点、连线。
最后所描绘图线为一条直线，其斜率k即为玻璃的折射率。
4.注意事项（1）玻璃砖应选用宽度较大的，若宽度太小，则测量误差较大。
（2）用手拿玻璃砖时，只能接触玻璃的毛面或棱，不能直接用手触摸玻璃砖的光学面。
（3）严禁把玻璃砖当尺子画玻璃砖界面aa′和bb′，以免划伤玻璃砖。
（4）实验中，玻璃砖在纸上的位置不可移动。
（5）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与P2间、P3与P4间的距离应适当大一些，以减小确定光路方向时造成的误差。
（6）实验时，入射角不宜过小，否则会增大测量角度的误差；入射角也不宜过大，因入射角太大时，折射光线太弱。
熟悉本实验需要注意的事项拓展提升1、一块玻璃砖有两个相互平行的表面，其中一个表面是镀银的（光线不能通过表面）.现要测定此玻璃的折射率。
给定的器材还有：白纸、铅笔、大头针4枚（P1、P2、P3、P4）、带有刻度的直角三角板、量角器。
实验时，先将玻璃砖放到白纸上，使上述两个相互平行的表面与纸面垂直.在纸上画出直线aa′和bb′，aa′表示镀银的玻璃表面，bb′表示另一表面，如图所示。
然后，在白纸上竖直插上两枚大头针P1、P2（位置如图），用P1、P2的连线表示入射光线。
（1）为了测量折射率，应如何正确使用大头针P3、P4？试在图中标出P3、P4的位置。
（2）然后，移去玻璃砖与大头针。
试在图中通过作图的方法标出光线从空气射入玻璃中的入射角θ1与折射角θ2。
简要写出作图步骤。
高考物理一轮复习 实验十四 测定玻璃的折射率教学案-人教版高三全册物理教学案
实验十四 测定玻璃的折射率1.学会用插针法确定光路.2.会用玻璃砖和光的折射定律测定玻璃的折射率．一、基本实验要求1．实验原理 如实验原理图甲所示，当光线AO 1以一定的入射角θ1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO 1对应的出射光线O 2B ，从而求出折射光线O 1O 2和折射角θ2，再根据n ＝sin θ1sin θ2或n ＝PN QN ′算出玻璃的折射率． 2．实验器材木板、白纸、玻璃砖、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)在白纸上画一条直线aa ′，并取aa ′上的一点O 为入射点，作过O 点的法线NN ′.(3)画出线段AO 作为入射光线，并在AO 上插上P 1、P 2两根大头针．(4)在白纸上放上玻璃砖，使玻璃砖的一条长边与直线aa ′对齐，并画出另一条长边的对齐线bb ′.(5)眼睛在bb ′的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向，使P 1的像被P 2的像挡住，然后在眼睛这一侧插上大头针P 3，使P 3挡住P 1、P 2的像，再插上P 4，使P 4挡住P 3和P 1、P 2的像．(6)移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P 3、P 4的针孔位置确定出射光线O ′B 及出射点O ′，连接O 、O ′得线段OO ′.(7)用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin θ2.(8)改变入射角，重复实验，算出不同入射角时的sin θ1sin θ2，并取平均值． 二、规律方法总结1．数据处理(1)计算法：用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin θ2.算出不同入射角时的sin θ1sin θ2，并取平均值． (2)作sin θ1－sin θ2图象：改变不同的入射角θ1，测出不同的折射角θ2，作sin θ1－sin θ2图象，由n ＝sin θ1sin θ2可知图象应为直线，如实验原理图乙所示，其斜率为折射率． (3)“单位圆〞法确定sin θ1、sin θ2，计算折射率n .以入射点O 为圆心，以一定的长度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 ′.如实验原理图丙所示，sin θ1＝EHOE ，sin θ2＝E ′H ′OE ′，OE ＝OE ′＝R ，那么n ＝sin θ1sin θ2＝EH E ′H ′.只要用刻度尺量出EH 、E ′H ′的长度就可以求出n .2．须知(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另一边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，且玻璃砖每两枚大头针P 1与P 2间、P 3与P 4间的距离应大一点，以减小确定光路方向时造成的误差．(4)实验时入射角不宜过小，否那么会使测量误差过大，也不宜过大，否那么在bb ′一侧将看不到P 1、P 2的像．高频考点一 实验的原理与操作例1．某同学利用“插针法〞测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行．正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图1所示．图1(1)此玻璃的折射率计算式为n ＝________(用图中的θ1、θ2表示)．(2)如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度________(填“大〞或“小〞)的玻璃砖来测量．答案 (1)cos θ1cos θ2⎝ ⎛⎭⎪⎫或sin (90°－θ1)sin (90°－θ2) (2)大 解析 (1)光线由空气射入玻璃的入射角i ＝90°－θ1，折射角r ＝90°－θ2，由折射率的定义可得：n ＝sin i sin r ＝sin (90°－θ1)sin (90°－θ2)＝cos θ1cos θ2，根据平行玻璃砖对光线的影响可知，玻璃砖宽度越大，侧移量越大，折射角的测量误差越小．[变式探究]用三棱镜做测定玻璃折射率的实验，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，使P 4挡住P 3和P 1、P 2的像，在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图2所示．图2(1)在题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 见解析高频考点二数据处理及误差分析例3．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3甲所示．(1)在图乙中画出完整的光路图．(2)对你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，如图丙所示．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3答案(1)见解析图(2)1.53(说明：1.53±0.03范围内都可) (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路径．光路图如下图．[变式探究]在用插针法测定玻璃砖的折射率的实验中，甲、乙、丙三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4①、②和③所示，其中甲、丙两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．图4(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〞)．(3)丙同学测得的折射率与真实值相比________．答案(1)偏小(2)不变(3)可能偏大、可能偏小、可能不变[举一反三]如图5，用插针法测定玻璃折射率的实验中，以下说法正确的选项是( )图5(1)P1、P2及P3、P4之间的距离适当大些，可以提高准确度(2)P1、P2及P3、P4之间的距离取得小些，可以提高准确度(3)入射角θ1适当大些，可以提高准确度(4)入射角太大，折射光线会在玻璃砖的内表面发生全反射，使实验无法进行(5)P1、P2的间距、入射角的大小均与实验的准确度无关A．(1)(3) B．(2)(4)C．(3)(5) D．(1)(4)答案 A解析实验根据大头针确定入射光线和出射光线，在连线及测量时必然有误差，P1、P2和P3、P4之间距离适当大些，可以减小误差，故(1)正确，(2)错误；实验要求入射角不能太小，否那么会导致测量误差太大，(3)正确；根据几何知识知光在第二界面的入射角等于在第一界面的折射角，即小于临界角，不会发生全反射，(4)错误；综合上述分析知(5)错误．应选A.高频考点三实验拓展与创新例3．某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率．开始时玻璃砖的位置如图6中实线所示，使大头针P1、P2与圆心O在同一直线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心O缓慢转动，同时在玻璃砖直径边一侧观察P1、P2的像，且P2的像挡住P1的像．如此观察，当玻璃砖转到图中虚线位置时，上述现象恰好消失．此时只需测量出________，即可计算出玻璃砖的折射率．请用你的测量值表示出折射率：________.图6答案玻璃砖直径边绕O点转过的角度θn＝1 sin θ[变式探究]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7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P1、P2，并保持P1、P2位置不变，每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，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P1、P2的像，并在圆周上插上大头针P3，使P3正好挡住P1、P2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P3所插的位置，就可直接读出液体折射率的值，那么：图7(1)假设∠AOF＝30°，OP3与OC的夹角为30°，那么P3处所对应的折射率的值为_______．(2)图中P3、P4两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)P4处对应的折射率的值大(3)1[举一反三]小明同学设计了一个用刻度尺测半圆形玻璃砖折射率的实验，如图8所示，他进行的主要步骤是：图8A．用刻度尺测玻璃砖的直径AB的大小d.B．先把白纸固定在木板上，将玻璃砖水平放置在白纸上，用笔描出玻璃砖的边界，将玻璃砖移走，标出玻璃砖的圆心O、直径AB、AB的法线OC.C．将玻璃砖放回白纸的原处，长直尺MN紧靠A点并与直径AB垂直放置．D．调节激光器，使PO光线从玻璃砖圆弧面沿半径方向射向圆心O，并使长直尺MN的左右两侧均出现亮点，记下左侧亮点到A点的距离x1，右侧亮点到A点的距离x2.那么：①小明利用实验数据计算此玻璃砖折射率的表达式为n＝________.②关于上述实验，以下说法正确的选项是________．A．在∠BOC的范围内，改变入射光线PO的入射角，直尺MN上可能只出现一个亮点B．左侧亮点到A点的距离x1一定小于右侧亮点到A点的距离x2C．左侧亮点到A点的距离x1一定大于右侧亮点到A点的距离x2D．要使左侧亮点到A点的距离x1增大，应减小入射角答案(1) d2＋4x22d2＋4x21(2)ABD(2)当入射角大于等于发生全反射的临界角时，只有反射没有折射，那么直尺MN上只出现一个亮点，故A正确．光从玻璃射入真空，折射角大于入射角，通过几何关系知，x1<x2，故B正确，C错误．减小入射角，那么折射角减小，x1增大，故D正确。
高中物理课件实验十四测定玻璃的折射率
通过实验测定玻璃的折射率，加深对光学原理的理解。了解实验目的、原理、 步骤、器材、数据处理、结果和结论。
实验目的
1 测定玻璃的折射率
通过实验测定玻璃在不同折射角下的折射光 线，得出玻璃的折射率。
2 加深光学原理的理解
通过实际操作和观察，加深对光的折射现象 和折射率计算方法的理解。
实验器材证实验的准确性。
顶置直角棱镜
用于反射和折射光线，实现测量和观察。
半透明平行玻璃板
用于放置在顶置直角棱镜上方，实现光线折射。
刻度尺、直角尺、纸条
用于测量和记录光线入射和折射的角度。
实验数据记录与处理
记录不同入射角度和折射角度的数值，并根据斯涅尔定律和折射率的定义计 算玻璃的折射率。
实验原理
1 斯涅尔定律
2 折射率的定义
根据斯涅尔定律，光线在光疏介质和光密介 质交界面上的折射定律，即n1sinθ1=n2sinθ2。
折射率(n)等于光在真空中的速度(v0)与光在介 质中的速度(v)之比，即n=v0/v。
实验步骤
1. 准备实验器材：单色光源、顶置直角棱镜、半透明平行玻璃板、刻度尺、直角尺、纸条。 2. 以顶置直角棱镜为基准，将半透明平行玻璃板放在上方，固定好。 3. 将纸条固定在半透明平行玻璃板下方。 4. 打开单色光源，通过顶置直角棱镜照射光线在半透明平行玻璃板上。 5. 观察纸条上的光线折射现象。 6. 测量不同入射角度和折射角度。
实验结果与讨论
1 得到不同入射角度和折射角度的实
验数据
根据实验数据，计算得到玻璃的折射率。
2 讨论实验误差和结果可靠性
分析实验过程中的误差来源，并讨论结果的 可靠性和准确性。
高考物理一轮复习 第十四章 光学 电磁波 相对论 实验20 测定玻璃的折射率学案 新人教版
学习资料
实验20测定玻璃的折射率
必备知识预案自诊
1。
实验目的
测定玻璃的折射率,掌握光发生折射的入射角和折射角的确定方法。
2.实验原理
用插针法找出与入射光线AO对应的出射光线O'B,确定出O'点，画出折射光线OO’,然后测量出角θ1和θ2,根据n=sinθ1
计算玻璃的折射率。
sinθ2
3.实验器材
白纸、图钉、大头针、直尺、铅笔、量角器、平木板、长方形玻璃砖.
4。
实验步骤
(1)铺白纸、画线
①如图所示，将白纸用图钉按在绘图板上,先在白纸上画出一条直线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。
②把平行玻璃转平放在白纸上，使它的长边跟aa'对齐,画出玻璃砖的另一条长边bb'。
（2)插针与测量
①在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线的方向,直到P1的像被P2挡住，再在观察的这一侧依次插两枚大头针P3、P4,使P3挡住P1、P2的像,P4挡住P1、P2的像及P3,记下P3、P4的位置。
②移动玻璃砖连接P3、P4并延长交bb’于O’，连接OO’即为折射光线,入射角θ1=∠AON,折射角θ2=∠O’ON'。
③用量角器测出入射角和折射角，查出它们的正弦值。
④改变入射角θ1，重复实验,记录相关测量数据。
5.数据处理
（1）计算法:计算每次折射率n，求出平均值。
高考物理一轮复习 12.4实验：测定玻璃的折射率学案
高考物理一轮复习 12.4实验：测定玻璃的折射率学案基础知识归纳一、用双缝干涉测量光的波长 1.实验目的(1)了解光波产生稳定的 干涉现象 的条件； (2)观察白光及单色光的 双缝干涉 图样； (3)测单色光的波长. 2.实验原理(1)如果双缝光源的相位相同，双缝到屏上任意一点P 的路程差 Δx ＝n λ 时，P 点 加强 ，出现 亮 条纹；2)12( λ+=∆n x 时，P 点 减弱 ，出现暗条纹.所以如果用单色光，光屏上将出现 明暗相间 的条纹，如果用白光，光屏上将出现 彩色 条纹.(2)光通过双缝干涉仪上的 单缝 和 双缝 后，得到振动情况完全相同的光，它们在双缝后面空间互相叠加，发生 干涉 现象.(3)由公式 L xd ∆=λ可以计算出光波的波长，其中双缝间距d 是已知的，双缝到屏的距离L 可以用 米尺 测出，条纹间距Δx 可以用 测量头 测出.3.实验器材光具座、 单缝片 、 双缝片 、滤光片(红、绿色滤光片各一片)、遮光筒、光源、 测量头 (目镜、游标尺、分划板、滑块、手轮)、米尺. 4.实验装置 如图所示：5.实验步骤(1)按照上图所示的装置安装好仪器，调整光源的位置，使光源发出的光能 平行 地进入遮光筒并照亮光屏.(2)放置单缝和双缝，使缝 相互平行 ，调整各部件的间距，观察白光的 双缝干涉 图样. (3)在光源和 单缝 间放置滤光片，使单一颜色的光通过后观察单色光的双缝干涉图样.(4)用米尺测出双缝到屏的距离L ，用测量头测出相邻的n 条亮(暗)纹间的距离a ；并利用公式1 -=∆n ax 计算出Δx .(5)利用表达式 Lxd ∆=λ，求单色光的波长. (6)换用不同颜色的滤光片重复(3)(4)(5)步骤，观察干涉图样的异同，并求出相应的波长. 6.注意事项(1)单缝、双缝应 相互平行 ，其中心大致位于遮光筒的轴线上，双缝到单缝的距离应相等； (2)测双缝到屏的距离L 可以用米尺 多次 测量取平均值；(3)测条纹间距Δx 时，用测量头测出相邻 n 条亮(暗)纹之间的距离a ，再求出相邻的 两条 亮(暗)纹之间的距离 1 -=∆n ax .7.误差分析本实验误差的主要来源：① 米尺 和 测量头 出现的读数误差对实验结果的影响很大；②单缝、双缝没有严格相互平行，其中心没有位于遮光筒的轴线上；③单缝到双缝的 距离 没有严格相等. (2)减小误差的方法①米尺测量单缝到双缝的距离时多次测量取平均值，测量n 条亮纹间距时多测几条亮纹之间的间距和，多次测量取平均值；②尽量把单缝、双缝调平行，调节单缝到双缝的距离相等，其中心大致位于遮光筒的中心. 二、测定玻璃的折射率 1.实验目的测定玻璃的折射率. 2.实验原理如图所示，当光线AO 以一定的入射角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 ，从而求出折射光线OO ′ 和折射角γ，再根据n ＝γ sin sin i算出玻璃的折射率.3.实验器材一块两面平行的 玻璃砖 ，白纸，木板，大头针， 量角器 (或圆规、三角板)， 刻度尺 . 4.实验装置 如上图所示. 5.实验步骤(1)把白纸铺在木板上.(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 入射光线 .(3)把长方形玻璃砖放在白纸上，并使其 长边 与aa ′重合，再用直尺画出玻璃的另一边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，调整视线方向直到P 1的像被P 2的像挡住.再在bb ′一侧插上大头针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 .(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，并把这些数据记录下来.(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，记录下来. (9)算出不同入射角时 sin sinγi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 sin sinγi的平均值，这就是这块玻璃的 折射率 . 6.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)插针P 1与P 2、P 3与P 4的间距要适当地大些，以减小确定光路方向时出现的误差.(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P 1、P 2的像.(5)本实验中如果采用的不是两面平行玻璃砖，如采用三棱镜，半圆形玻璃砖等，只是出射光和入射光不平行，但一样能测出折射率.(1)误差来源：本实验误差的主要来源是测量光在玻璃中的 折射角γ 的误差； (2)减小误差的方法①选用宽度ab 较大的玻璃砖，宜在5 cm 以上； ②入射角应在15°～75°范围内取值；③在纸上画aa ′、bb ′两条线时，应尽量准确地与玻璃砖的两个平行的折射面重合，这样，两交点O 、O ′才能与光线的实际入射点较好地相符，否则将使画出的玻璃中的光路与实际情况严重偏离. 重点难点突破一、测定玻璃的折射率1.插针法：测量玻璃的折射率时的两种计算折射率的方法.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n ＝βαsin sin 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：(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.如图所示，由于sin α＝CO C C '，sin β＝DO D D '，而CO ＝DO ，所以折射率n ＝βα sin sin ＝D D C C ''.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.(2)根据n ＝βα sin sin 有sin β＝n 1sin α.在多次改变入射角、测量相对应的入射角和折射角正弦值基础上，以sin α值为横坐标、sin β值为纵坐标，建立直角坐标系.如图所示，描数据点，过数据＝n1，故玻点连线得到一条过原点的直线，求解图线的斜率，设斜率为k ，则k 璃砖折射率n ＝k1. 2.除了插针法测玻璃砖的折射率，还可以利用光的反射与折射相结合等方法来判定玻璃砖的折射率，基本原理和处理方法是一致的，即正确作出光路图，找到入射角θ1与折射角θ2，则n ＝21sin sin θθ.二、对用双缝干涉测量光波的波长的原理的理解λ＝Ld·Δx ，将两次手轮的读数相减，求出n 条亮纹间的距离a . 注意：Δx ＝1-n a ，而不是na，n 条亮纹间隔数为(n －1). 典例精析1.用双缝干涉装置测可见光波长的基本操作步骤及数据处理【例1】现有毛玻璃屏A 、双缝B 、白光光源C 、单缝D 和滤光片E 等光学元件，要把它们放在如图所示光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长.(1)将白光光源C 放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺(2)本实验的步骤有：①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮； ②按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上； ③用米尺测量双缝到屏的距离；④用测量头测量数条亮条纹间的距离.在操作步骤②时还应注意 和 .(3)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图甲所示.然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时图乙中手轮上的示数为 mm ，求得相邻亮纹的间距Δx 为 mm.(4)已知双缝间距d ＝2.0×10－4m ，测得双缝到屏的距离l 为0.700 m ，由计算式λ＝ ，求得所测红光波长为 nm.【解析】(1)滤光片E 是从白光选出单色红光，单缝屏是获取线光源，双缝屏是获得相干光源，最后成像在毛玻璃屏，所以排列顺序为：C 、E 、D 、B 、A . (2)在操作步骤②时应注意的事项有：放置单缝、双缝时，必须使缝平行；单缝、双缝间距大约为5～10 cm. (3)测量头的读数：先读整数刻度，然后看半刻度是否露出，最后看可动刻度.题图甲读数为2.320 mm ，题图乙读数为13.870 mm ，所以相邻条纹间距： Δx ＝5320.2870.13- mm ＝2.310 mm(4)由条纹间距公式Δx ＝dl λ得：λ＝l x d ∆，代入数值得λ＝6.6×10－7m ＝660 nm 【答案】(1)C 、E 、D 、B 、A (2)放置单缝、双缝时，必须使缝平行；单缝、双缝间距离大约5～10 cm (3)13.870；2.310 (4) lxd ∆；660 【思维提升】理解实验的原理能更容易解此题. 【拓展1】用氦氖激光器进行双缝干涉实验，已知使用的双缝间距离d ＝0.1 mm ，双缝到屏的距离L ＝6.0 m ，测得屏上干涉条纹中相邻亮条纹的间距是3.8 cm ，则氦氖激光器发出的红光的波长λ是多少？假如把整个装置放入折射率是34的水中，这时屏上的条纹间距是多少？ 【解析】由Δx ＝dL·λ，可以得出红光的波长 λ＝Ld ·Δx ＝0.6108.3101.023--⨯⨯⨯m≈6.3×10－7m激光器发出的红光的波长是6.3×10－7m. 如果将整个装置放入水中，激光器发出的红光在水中的波长设为λ′，由光的特点可知：光在传播过程中，介质发生变化，波长和波速会发生改变，但频率不变.由此可知c λ＝v λ'，而v c ＝n由λ′＝nλ＝43103.67⨯⨯- m≈4.7×10－7m这时屏上条纹的间距是Δx ′＝d L ·λ′＝37101.0107.40.6--⨯⨯⨯ m≈2.8×10－2m 2.插针法测玻璃砖的折射率现玻璃砖的两个光学面aa ′与bb ′不平行，如图所示，则( ) A.P 1P 2与P 3P 4两条直线平行 B.P 1P 2与P 3P 4两条直线不平行 C.他测出的折射率偏大D.他测出的折射率不受影响【解析】如图所示，在aa ′面光线进入玻璃砖中，由折射定律有n ＝βαsin sin ，在光线由bb ′射出玻璃砖的现象中，同理n ＝isin sin γ，若aa ′与bb ′平行，则i ＝β，因此α＝γ，此时入射光线AO 与出射光线O ′B 平行.若aa ′与bb ′不平行，则i ≠β，因此α≠γ.此时入射光线AO 与出射光线O ′B 不平行.故选项B 正确.在具体测定折射率时，要求实验方法、光路均准确无误，折射率的测量值应不受aa ′与bb ′是否平行的影响. 【答案】BD【思维提升】(1)入射光线与出射光线是否平行，取决于玻璃砖两界面aa ′与bb ′是否平行.(2)利用插针法确定光的入射点和出射点，从而确定入射光线和折射光线.此方法可适合于平行玻璃砖、棱镜、圆柱形玻璃体等.【拓展2】在利用插针法测定玻璃砖折射率的实验中：(1)甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa ′和bb ′后，不自觉地碰了玻璃砖使它向aa ′方向平移了少许，如图所示，则他测出的折射率值将 不变 (填“偏大”、“偏小”或“不变”)；(2)乙同学在画界面时，不自觉地将两界面aa ′、bb ′间距画得比玻璃砖宽些，如图所示，则他测得折射率 偏小 (填“偏大”、“偏小”或“不变”). 【解析】(1)如图1所示，甲同学利用插针法确定入射光线、折射光线后，测得的入射角、折射角没有受到影响，因此测得的折射率将不变.(2)如图2所示，乙同学利用插针法确定入射光线、折射线后，测得的入射角不受影响，但测得的折射角比真实的折射角偏大，因此测得的折射率偏小. 3.利用反射与折射相结合测玻璃砖的折射率【例3】某同学用如下方法测定玻璃的折射率：先将平行玻璃砖固定在水平桌面的白纸上，画出两侧界面MN 、PQ (MN 、QP 面平行于桌面)，在玻璃砖的一侧用激光照射，在光源同侧且与MN 平行的光屏上得到的两光点A 、B ，两光线的位置如图所示.测得入射光线与界面的夹角α＝30°，光屏上两光点之间的距离L ＝3.0 cm ，玻璃砖的厚度h ＝2.0 cm ，求玻璃砖的折射率.【解析】光路图如图所示，可知OO ′与AB 的距离相等，由几何原理有 sin β＝530.30.240.34)2(2222222=+⨯=+=+Lh L L h L ①由折射率定义得n ＝βα sin )90sin(-︒＝1.44②【思维提升】求玻璃的折射率首先要找到入射角与折射角，根据光路可逆可分析得到OO ′与AB 距离相等，注意入射角为90°－α. 【拓展3】用如图所示的装置观察光的反射和折射现象并测得玻璃的折射率，在光具盘的中央固定一块半圆柱形的玻璃砖，使两者的圆心重合，让激光束从玻璃圆柱的圆弧面一侧入射，光线垂直且经过圆柱的轴，在入射光束不变的情况下，以圆柱的轴线为轴逆时针缓慢转动光具盘，此时发现有两束光同时在光具盘上移动，当光具盘转过θ时，发现其中一束光刚好消失，则玻璃的折射率为n ＝ sin 1θ.【解析】一束光刚好消失，说明光线在O 点发生了全反射，其临界角为θ，n ＝ sin 1θ。
高考物理一轮复习5：实验十四 测定玻璃的折射率优质课件
很大，l 用毫米刻度尺测量，Δx 利用测量头测量.可测 多条亮纹间距再求Δx，采用多次测量求 λ 的平均值法， 可减小误差.
解题方法探究归纳
题型一：测定玻璃的折射率
例1如图所示，某同学利用方格坐标纸测定半圆形玻
璃砖的折射率，OA 是画在纸上的直线，他在直线 OA 适
二、用双缝干涉测量光的波长 (一)实验目的 观察干涉图样，测定光的波长. (二)实验器材 双缝干涉仪(包括光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、 遮光筒、毛玻璃屏、测量头)、刻度尺. (三)实验原理 双缝干涉中相邻两条明(暗)条纹间的距离Δx 与波长 λ、双 缝间距离 d 及双缝到屏的距离 L 满足Δx＝ Ldλ .因此，只 要测出Δx、d 和 L，即可求出波长 λ.
(2)若该同学实验操作规范准确，其记录的情况如图所 示.该同学还用圆规做了一个以 O 为圆心，半径与玻璃砖相 同的半圆(如图中虚线所示).请帮这位同学算出玻璃砖的折 射率，写出必要的计算过程.
当位置先后竖直插上 P1、P2 两枚大头针，如图放上玻璃砖
(如粗黑线所示)，然后插上 P3、P4 大头针.
(1)其中他确定 P3 大头针位置的方法应当是
.
(2)若该同学实验操作规范准确，其记录的情况如图所 示.该同学还用圆规做了一个以 O 为圆心，半径与玻璃砖相 同的半圆(如图中虚线所示).请帮这位同学算出玻璃砖的折 射率，写出必要的计算过程.
(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.
选修3-4《实验：测定玻璃的折射率》教学案
实验测定玻璃的折射率考情分析考试大纲考纲解读实验十四：测定玻璃的折射率、考点知识梳理（一）实验目的： ___________________________________（二）实验原理本实验是利用 插针法”来确定光路。
具体的讲是，用 插 针法”来确定两个界面的入射光线和出射光线， 如图中P 月和 P 3P 4，由入射光线与界面aa 交于图中0点即入射点，出射 光线与界面bb 交于图中0点即为出射点，连接00即是光在 玻璃砖内的折射线，过0点作出法线，用量角器量出入射角i 和折射角r ，如图 所示，利用 _____________ 求出n（三）实验器材玻璃砖，白纸，木板，大头针，图钉，量角器，三角板，铅笔。
、考点知识解读 剖析:（一）、实验步骤：1. 将白纸用图钉按在绘图板上•2. 在白纸上画出一条直线aa '作为界面（线），过aa '上的一点0画出界面的法线NN 并画一条线段A0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NN '0 AJ图 14-14.在直线AO上竖直插上两枚大头针R、P2，透过玻璃砖观察大头针R、P2的像，调整视线方向，直到P2档住R的像.再在观察的这一侧插两枚大头针 P3、巳，使R档住P、P2的像，P4档住P3及R、P2的像，记下P3、P4的位置.5 .移去大头针和玻璃砖，过B、P4所在处作直线0' B，与bb '交于0直线0 ' B就代表了沿A0方向入射的光线通过玻璃砖后的传播方向•6.连接00 '，入射角AON，折射角0' 0 N '.用量角器量出入射角和折射角，从三角函数表中查出它们的正弦值，把这些数据记录在自己设计的表格中•7.用上述方法分别求出入射角分别为30°、45°、600时的折射角，查出它们的正弦值，填人表格中•8.算出不同入射角时的比值也，最后求出在几次实验中所测也的平均 sin sin值，即为玻璃砖折射率的测量值•（二）、注意事项：1.实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且R和P2之间、P2与0点之间、巳与P4之间、B与0 '之间距离要稍大一些•2.入射角应适当大一些，以减小测量角度的误差.但入射角不宜太大，也不宜太小.3.在操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁光学面.更不能用玻璃砖界面代替直尺画界线.4.在实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变.5.玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5cm以上.若宽度太小，则测量误差较大.（三八 其他数据处理方法 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，再代人n 忙 中求玻璃的折射率.除运用此方法之外，还有以下处 sin 理数据的方法： 1.在找到人射光线和折射光线以后，以入射点 0为圆心，以任意长为半径画 圆， 分别与A0 交于C 点，与00 '（或00 '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14-3-3所示. + 十 CC' DD' 由于 sin ， sinC0D0 而C0=D0所以折射率msinsi nCC' DD'图 14-2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. 2.根据折射定律可得 sin n sin 1 因此有 sin sin n 在多次改变入射角、测量相对应的入射角和折射角正弦值基础上, 以sin 值为横坐标，以sin 值为纵坐标建立直角坐标系.如图实14-3所示.描数据点，过数据点连线得一条过原点的直线 1 求解图线斜率，设斜率为k ，则k -. n3 / 111故玻璃砖折射率n -k(四八误差来源及分析1. 确定入射光线和出射光线时存在误差2. 测量入射角和折射角时存在测量误差［例题］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，在棱镜的一侧插上两枚大头针 P l 和P 2.然后在棱镜 的另一侧观察，调整视线使 P l 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和P 4,使P 3挡住P 1、P 2的像, P 4挡住P 3和P l 、P 2的像.在纸上标出的大头针位置和三棱镜 轮廓如图所示。
测玻璃折射率教案高中物理
测玻璃折射率教案高中物理教学目标：1. 了解光在折射中的基本原理；2. 掌握测量折射率的方法；3. 熟练运用实验装置测量玻璃的折射率；4. 培养学生的观察、实验和分析能力。
教学内容：1. 光的折射原理；2. 测量折射率的方法；3. 实验装置的使用；4. 玻璃折射率的测量。
教学步骤：1. 引入：用实例引导学生了解光的折射原理，并介绍测玻璃折射率的实验目的。
2. 知识讲解：讲解光的折射原理和测量折射率的方法，学生理解并掌握相关知识。
3. 实验设计：介绍实验装置，让学生了解实验步骤和操作方法。
4. 实验操作：学生按照实验步骤操作，测量玻璃的折射率并记录数据。
5. 数据分析：学生分析实验数据，计算折射率值并比较结果。
6. 总结：引导学生总结实验过程中的经验和结果，加深对光的折射和折射率的理解。
教学反馈：1. 提问：通过问题引导学生回顾学习内容，加深理解。
2. 检查：检查学生在实验中的操作情况和数据记录，指导学生修改错误。
3. 讨论：组织学生讨论实验结果，共同查找问题并得出结论。
课后作业：1. 完成实验报告，包括实验目的、方法、数据处理和结果分析；2. 作业习题，进一步巩固知识点。
教学资料：1. 实验装置、玻璃样品；2. 实验步骤和方法说明；3. 折射率计算公式；4. 实验报告模板。
教学评估：1. 学生实验报告的完成情况和内容；2. 学生在课堂中的表现和回答问题的情况；3. 学生对光的折射和折射率的理解程度。
通过本次教学，学生将能够全面了解光的折射原理和折射率的测量方法，培养实验能力和科学思维，提高物理实验的质量和水平。
高考物理一轮复习 第十三章 光学与电磁波、 相对论简介 实验十四 测定玻璃的折射率 教学案
一、实验目的测定玻璃的折射率二、实验原理如图1所示，abb ′a ′为两面平行的玻璃砖，光线的入射角为θ1，折射角为θ2，根据n ＝sin θ1sin θ2可以计算出玻璃的折射率．图1三、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．用图钉把白纸固定在木板上．2．在白纸上画一条直线aa ′，并取aa ′上的一点O 为入射点，作过O 的法线NN ′.3．画出线段AO 作为入射光线，并在AO 上插上P 1、P 2两根大头针．4．在白纸上放上玻璃砖，使玻璃砖的一条长边与直线aa ′对齐，并画出另一条长边的对齐线bb ′.5．眼睛在bb ′的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向，使P 1的像被P 2的像挡住，然后在眼睛这一侧插上大头针P 3，使P 3挡住P 1、P 2的像，再插上P 4，使P 4挡住P 3和P 1、P 2的像．6．移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P 3、P 4的针孔位置确定出射光线O ′B 及出射点O ′，连接O 、O ′得线段OO ′.7．用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin θ2.8．改变入射角，重复实验，算出不同入射角时的sin θ1sin θ2，并取平均值． 五、误差分析1．入射光线和折射光线确定的不准确性．图2图32．测量入射角和折射角时的误差．六、注意事项1．玻璃砖应选用厚度、宽度较大的．2．大头针应竖直地插在白纸上，且间隔要大些．3．实验时入射角不宜过大或过小，一般在15°～75°之间．4．玻璃砖的折射面要画准，不能用玻璃砖界面代替直尺画界线．5．实验过程中，玻璃砖和白纸的相对位置不能改变．记忆口诀一块玻璃砖有两个相互平行的表面，其中一个表面是镀银的(光线不能通过此表面)．现要测定此玻璃砖的折射率，给定的器材还有：白纸、铅笔、大头针4枚(P 1、P 2、P 3、P 4)、带有刻度 的直角三角板、量角器．实验时，先将玻璃砖放到白纸上，使上述两个相互平行的表面与纸面垂直．在纸面上画出直线aa ′和bb ′，aa ′表示镀银的玻璃表面，bb ′表示另一表面，如图2所示．然后，在白纸上竖直插上两枚大头针P 1、P 2.用P 1、P 2的连线表示入射光线．(1)为了测量折射率，应如何正确使用大头针P 3、P 4？试在题图中标出P 3、P 4的位置．(2)然后，移去玻璃砖与大头针．试在题图中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角θ1与折射角θ2.简要写出作图步骤．(3)写出用θ1、θ2表示的折射率公式n ＝________.例2 实验室有一块长方体透明介质，截面如图3中ABCD所 示．AB 的长度为l 1，AD 的长度为l 2，且AB 和AD 边透光，而BC和CD 边不透光且射到这两个边的光线均被全部吸收．现让一平行光束以入射角θ1射到AB 面，经折射后AD 面上有光线射图4 出．甲、乙两同学分别用不同的方法测量该长方体介质的折射率．(1)甲同学的做法是：保持射到AB 面上光线的入射角θ1不变，用一遮光板由A 点沿AB 缓慢推进，遮光板前端推到P 时，AD 面上恰好无光线射出，测得AP 的长度为l 3，则长方体介质的折射率可表示为n ＝__________；(2)乙同学的做法是：缓慢调节射到AB 面上光线的入射角，使AD 面也恰好无光线射出．测得此时射到AB 面上光线的入射角为θ2，则长方体介质的折射率可表示为n ＝____________；(3)θ1和θ2的关系为：θ1______θ2(填“>”、“<”或“＝”)．例3 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4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进入 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：(1)若∠AOF ＝30°，OP 3与OC 的夹角为30°，则P 3处所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 处所对应的折射率值应为________.答案课堂探究【当堂巩固】1. 如图2－3－7，用插针法测定玻璃折射率的实验中，以下说法正确的是()图2－3－7(1)P1、P2及P3、P4之间的距离适当大些，可以提高准确度(2)P1、P2及P3、P4之间的距离取得小些，可以提高准确度(3)入射角θ1适当大些，可以提高准确度(4)入射角太大，折射光线会在玻璃砖的内表面发生全反射，使实验无法进行(5)P1、P2的间距，入射角的大小均与实验的准确度无关A．(1)(3)B．(2)(4)C．(3)(5) D．(1)(4)解析：选A.实验根据大头针确定入射光线和出射光线，在连线及测量时必然有误差，P1、P2和P3、P4之间距离适当大些，可以减小百分误差，故(1)正确，(2)错误；实验要求入射角不能太小，否则会导致测量误差太大，(3)正确；根据几何知识知光在第二界面的入射角等于在第一界面的折射角，即小于临界角，不会发生全反射，(4)错误；综合上述分析知(5)错误．故选A.2. 某同学做测定玻璃折射率实验时，用他测得的多组入射角θ1与折射角θ2作出sinθ1－sinθ2图象如图2－3－8所示，下列判断中正确的是()图2－3－8A．他做实验时，研究的是光线从空气射入玻璃时的折射现象B ．玻璃的折射率为0.67C ．玻璃的折射率为1.5D ．玻璃的临界角的正弦值为0.67解析：选ACD.此直线斜率k ＝sin θ1sin θ2＝10.67＞1，所以研究的光线是从空气射入玻璃时的折射现象，A 选项正确．k 也就是折射率n ＝10.67＝1.5，C 选项正确．sin C ＝1n＝0.67，D 选项正确．3. 某同学用插针法测定玻璃砖的折射率，他的实验方法和操作步骤正确无误，但他处理实验记录时发现玻璃砖的两个光学面aa ′与bb ′不平行，如图2－3－9所示，则( )图2－3－9A ．AO 与O ′B 两条直线平行B ．AO 与O ′B 两条直线不平行C ．他测出的折射率偏大D ．他测出的折射率不受影响答案：BD4．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aa ′、bb ′与玻璃砖位置的关系分别如图2－3－10中的①②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aa ′、bb ′为界面画光路图．则甲同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．乙同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．丙同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．图2－3－10解析：甲同学测量的光路图如图甲所示，真实值n ＝sin θ1sin θ2，测量值n ′＝sin θ1sin θ2′.因θ2′＞θ2，故n ′＜n ，所以甲同学测得的折射率与真实值相比偏小． 乙同学测量的光路图如图乙所示，测量值n ＝sin θ1sin θ2，与真实值相等． 丙同学测量可能出现三种可能，光路图如图丙所示．当出射点为c 时，测量值与真实值相同；当出射点在c 左侧时，测量值小于真实值；当出射点在c 点右侧时，测量值大于真实值．故丙同学测得的折射率与真实值相比可能偏大、可能偏小、可能不变．答案：偏小 不变 可能偏大、可能偏小、可能不变5. 如图2－3－11所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率，在平铺的白纸上垂直纸面插大头针P 1、P 2确定入射光线，并让入射光线过圆心O ，在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针P 3，使P 3挡住P 1、P 2的像，连接OP 3.图中MN 为分界面，虚线半圆与玻璃砖对称，B 、C 分别是入射光线、折射光线与圆的交点，AB 、CD 均垂直于法线并分别交法线于A 、D 点．图2－3－11(1)设AB 的长度为l 1，AO 的长度为l 2，CD 的长度为l 3，DO 的长度为l 4，为较方便地表示出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量________，则玻璃砖的折射率可表示为________．(2)该同学在插大头针P 3前不小心将玻璃砖以O 为圆心顺时针转过一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)．答案：(1)l 1和l 3 n ＝l 1l 3(2)偏大 6．(2010·高考福建卷)某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行．正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图2－3－12所示．图2－3－12(1)此玻璃的折射率计算式为n ＝________(用图中的θ1、θ2表示)；(2)如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度________(填“大”或“小”)的玻璃砖来测量．解析：(1)本题意在考查考生对入射角、折射角、折射率的理解和应用．光线由空气射入玻璃的入射角i ＝π2－θ1，折射角r ＝π2－θ2，由折射率的定义可得：n ＝sin i sin r ＝sin ⎝⎛⎭⎫π2－θ1sin ⎝⎛⎭⎫π2－θ2＝cos θ1cos θ2，根据平行玻璃砖对光线的影响可知，玻璃砖宽度越大，侧移量越大，折射角的测量误差越小．答案：(1)cos θ1cos θ2⎝ ⎛⎭⎪⎫或－θ1－θ2 (2)大 7. 用三棱镜做测定玻璃折射率的实验，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，在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图2－3－13所示．图2－3－13(1)在题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________．解析：(1)如图所示，画出通过P 1、P 2的入射光线，交AC 面于O ，画出通过P 3、P 4的出射光线交AB 面于O ′.则光线OO ′就是入射光线P 1P 2在三棱镜中的折射光线．(2)在所画的图上注明入射角θ1和折射角θ2，并画出虚线部分，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 . 答案：见解析。