新课标选修3-4实验__测定玻璃的折射率

1、折射率折射率物理意义物理意义：光从真空射入某种介质发生折射时，光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比。叫入射角的正弦与折射角的正弦之比。叫做介质的绝对折射率，简称折射率做介质的绝对折射率，简称折射率定义：定义：反映介质的光学性质的物理量反映介质的光学性质的物理量 （n） 决定式：决定式： n n等于光在真空中的传播速度等于光在真空中的传播速度c c 跟跟光在这种介质中的传播速度光在这种介质中的传播速度v v 之比。之比。即：vcn 所有介质的折射率都大于所有介质的折射率都大于1 1空气空气玻璃玻璃水水折射率折射率反映介质对光的折射作用反映介质对光的折射作用 iirr如图

2、所示，一储油桶，底面直径与高均为如图所示，一储油桶，底面直径与高均为1m。当桶内无油时，从某点当桶内无油时，从某点A恰能看到桶底边缘恰能看到桶底边缘上的某点上的某点B。当桶内油的深度等于桶高的一。当桶内油的深度等于桶高的一半时，由点半时，由点A沿方向沿方向AB看去，看到桶底上的看去，看到桶底上的点点C，两点，两点C、B相距相距0.25m。求油的折射率。求油的折射率和光在油中的传播速度。和光在油中的传播速度。OACBGDF例题例题OACBGDF因底面直径和桶高相等因底面直径和桶高相等,由此可知由此可知 AOF= ABG=450又又OD=2CD油的折射率油的折射率光在油中的传播速度光在油中的传播速

3、度解解:22ODCDCD 51 CODsin5122 210 CODAOFnsinsin) s/m(109 . 18 210100 . 38 ncv 例题例题由于光的折射，水中物体的位由于光的折射，水中物体的位置看起来比实际位置要置看起来比实际位置要高高些。些。渔民叉鱼渔民怎样才能叉到鱼？渔民怎样才能叉到鱼？视深与物体的位置、液体的折射率的关系若设水的折射率为n，水池的实际深度为h，垂直水面往下看，其视深h可由以下求得：tantantantantansintansinsin1sintan1tanAOAOAS OASOrhhhrhrrrrnrnhhn在中，在中，所以因为是垂直水面向下看，、 很小

4、，所以，又由折射定律所以有所以 假设地球表面不存在大气层假设地球表面不存在大气层, ,那么人那么人们观察到的日出时刻与存在大气层的情们观察到的日出时刻与存在大气层的情况相比况相比, , A.A.将提前将提前 B.B.将延后将延后C.C.在某些地区将提前在某些地区将提前, ,在另一些地区将延后在另一些地区将延后 D.D.不变不变应用：应用：?有大气，看到太阳更早有大气，看到太阳更早没有大气，将迟一些看到太阳没有大气，将迟一些看到太阳第第十十三三章章实实验验实验理论实验理论指导指导典题案例典题案例导析导析智能演练智能演练提升提升 题型一题型一题型二题型二题型三题型三 三、实验器材三、实验器材 长方

5、形玻璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器、长方形玻璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器、三角板三角板(或直尺或直尺)、铅笔。、铅笔。 四、实验步骤四、实验步骤 (1)将白纸用图钉按在绘图板上，先在白纸上画出一将白纸用图钉按在绘图板上，先在白纸上画出一条直线条直线aa作为界面，过作为界面，过aa上的一点上的一点O画出界面的法线画出界面的法线NN，并画一条线段并画一条线段AO作为入射光线。作为入射光线。 (2)把平行玻璃砖平放在白纸上，使它的长边跟把平行玻璃砖平放在白纸上，使它的长边跟aa对对齐，画出玻璃砖的另一条长边齐，画出玻璃砖的另一条长边bb。 (3)在线段在线段AO上竖直地插上两枚大头

6、针上竖直地插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃，透过玻璃砖观察大头针砖观察大头针P1、P2的像，调整视线的方向，直到的像，调整视线的方向，直到P1的像被的像被P2挡住。再在观察的这一侧依次插两枚大头针挡住。再在观察的这一侧依次插两枚大头针P3、P4，使，使P3挡住挡住P1、P2的像，的像，P4挡住挡住P1、P2的像及的像及P3，记下，记下P3、P4的位置。的位置。 (4)移去玻璃砖连接移去玻璃砖连接P3、P4并延长交并延长交bb于于O，连接，连接OO即为即为折射光线，入射角折射光线，入射角1AON，折射角，折射角2OON。 (5)用量角器测出入射角和折射角，查出它们的正弦值，将用量角器测出入射角

7、和折射角，查出它们的正弦值，将数据填入表格中。数据填入表格中。 (6)改变入射角改变入射角1，重复实验步骤。，重复实验步骤。图图13实实1 六、注意事项六、注意事项 (1)实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且P1和和P2之间，之间，P2与与O点之间，点之间，P3与与P4之间，之间，P3与与O点之间距离要稍大一些。点之间距离要稍大一些。 (2)入射角入射角1应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜太大，也不宜太小。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面。更不能把玻璃在操作时，手不

8、能触摸玻璃砖的光洁面。更不能把玻璃砖界面当尺子画界线。砖界面当尺子画界线。 (4)在实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。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，宜在玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5 cm以上。若宽度太小，以上。若宽度太小，则测量误差较大。则测量误差较大。 七、误差分析七、误差分析 (1)入射光线和出射光线确定得不够精确，因此要求插入射光线和出射光线确定得不够精确，因此要求插大头针时，两大头针间距应适当大一些。大头针时，两大头针间距应适当大一些。 (2)入射角和折射角的测量造成误差，故入射角应适当入射角和折射角的测量造成误差，故入射角应

9、适当大些，以减小测量的相对误差。大些，以减小测量的相对误差。 八、它案设计八、它案设计 插针法的作用是找出玻璃砖内的光路，其关键是确定入插针法的作用是找出玻璃砖内的光路，其关键是确定入射点和出射点，而入射点和出射点是利用插针后确定的直线射点和出射点，而入射点和出射点是利用插针后确定的直线与界面交线相交而得到的，故实验的关键是插准大头针，画与界面交线相交而得到的，故实验的关键是插准大头针，画准玻璃砖边界线，而与所选玻璃砖两边平行与否无关。如用准玻璃砖边界线，而与所选玻璃砖两边平行与否无关。如用半圆形、圆形或三角形玻璃砖，均可测出其折射率，光路如半圆形、圆形或三角形玻璃砖，均可测出其折射率，光路如

10、图图13实实3所示。所示。图图13实实3 例例1某同学用插针法测定玻璃砖的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误，但他处理实验记录时发现玻璃砖的两个光学面个光学面aa与与bb不平行，如图不平行，如图所示，则所示，则 () AAO与与OB两条直线平行两条直线平行 BAO与与OB两条直线不平行两条直线不平行 C他测出的折射率偏大他测出的折射率偏大 D他测出的折射率不受影响他测出的折射率不受影响答案答案BD 例例2(2012江苏高考江苏高考)测定玻璃的折射测定玻璃的折射率实验中，在玻璃砖的一侧竖直插两个

11、大头率实验中，在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针针A、B，在另一侧再竖直插两个大头针，在另一侧再竖直插两个大头针C、D。在插入第四个大头针。在插入第四个大头针D时，要使它时，要使它_。图是在白纸上留下的实验痕迹，其中直线。图是在白纸上留下的实验痕迹，其中直线a、a是描是描在纸上的玻璃砖的两个边。根据该图可算得玻璃的折射率在纸上的玻璃砖的两个边。根据该图可算得玻璃的折射率n_。(计算结果保留两位有效数字计算结果保留两位有效数字)答案答案挡住挡住C及及A、B的像的像1.8(1.61.9都算对都算对) 例例3(2011天津高考天津高考)某同学用大头针、三角板、某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形

12、玻璃砖的折射率。开始玻璃砖的位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置如图13实实6中实线所示，使大头针中实线所示，使大头针 P1、P2与圆心与圆心 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璃砖绕圆心 O 缓慢转动，同时在玻璃砖的直径边一侧观察缓慢转动，同时在玻璃砖的直径边一侧观察 P1、P2 的像，且的像，且 P2 的像挡住的像挡住 P1 的像。如此观察，当玻璃的像。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。此时只须测砖转到图中虚线位置时，上述现象恰好消失。此时只须测量出量出_，即可计算出玻璃砖的折射率。请用你的测，即可计算出玻璃砖的折射率。请用你的测量量表示出折射率量量表示出折射率 n _。2345671随堂训练随堂训练能力达标能力达标2345671随堂训练随堂训练能力达标能力达标3456712随堂训练随