探究实验：测定玻璃折射率课件

1、例：斜插入水中的筷子与竖直方向成45角，由空气中向下观察，看到筷子在水中的部分与竖直方向成的角度为，则( ) A.45 B.45 C.=45 D .条件不足，无法判断B探究实验：测定玻璃的折射率如何测量玻璃的折射率？测出入射角i测出折射角r测出入射光线测出折射光线如何能够在自然光的条件下获得“一条”入射光线和折射光线？并且确定它的方向？利用光的直线传播原理，如果几个物体在同一条光线上，逆着光的传播方向看去后一个物体会挡住前一个物体发出的光线，例如平时做广播操时，把队伍排成一条直线。如图，利用平行玻璃砖对光路的侧移，用插针法找出入射光线AO对应的出射光线OB,从而确定出射点那么就是折射光线。插针

2、法：利用几枚大头针插在你所认定的光的传播方向上，如果后一个大头针恰好能挡住前一个大头针的像，那么连接大头针插入点的方向就是光的传播方向利用现有的材料设计实验： 实验器材：一块两面平行的玻璃砖，白纸，木板，大头针（4枚），图钉（四枚）、量角器（或圆规），刻度尺实验方案一：实验方案二：实验方案三：一块两面平行的玻璃砖，白纸，木板，大头针（4枚），图钉（4枚）、量角器，刻度尺 实验步骤一块两面平行的玻璃砖，白纸，木板，大头针（4枚），图钉（4枚）、圆规，刻度尺 实验步骤一块两面平行的玻璃砖，白纸，木板，大头针（4枚），图钉（4枚）、刻度尺 实验步骤利用量角器量出入射角i和折射角r画辅助圆找出线段比从

3、而确定sini/sinr画辅助线找出线段比从而确定sini/sinr任选一种方案进行实验并且自行设计数据处理表格测出玻璃砖的折射率并看看折射定律是否正确器材：器材：器材：实验方案中还有那些要注意和改进的地方：1、大头针要竖直插在白纸上，观察时看针脚，玻璃砖两侧的大头针间距要适当地大些，不要靠的太近，选择玻璃砖时其宽度宜大些，这样可减小确定光路方向时出现的误差，提高测量的准确度。2、入射角不能太小(接近零度)，也不能太大(接近90) ，一般在1575间，因为入射角太小时，折射角就更小，测量的相对误差增大，而入射角太大时，导致反射光太强，折射光太弱，不易观察，很难确定P3、P4的位置。3、观察大头

4、针的像时，玻璃砖与白纸的位置都不能改变。不能将玻璃砖当尺子画其界面，不要用手触摸光洁面，只能接触毛面和棱。4、可以用图像法求折射率减少误差: 用sini表示纵坐标，用sinr表示横坐标图象的斜率为n 。5、由于要多次改变入射角的大小重复实验，所以入射光线与出射光线最好一一对应编号以免混乱。思考题一：在利用插针法“测定玻璃的折射率”实验中：（）甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa和bb后，实验中不小心碰了玻璃砖使它向aa方向平移了少许（其它操作均正确无误）。如图（a）所示。则他测出的折射率值将 （ ）aabb(a)（）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度大些（其它

5、操作均正确无误），如图（b）所示，则他测得折射率将 （）aabb(b)不变偏小（3）丙同学在操作和作图时均无失误，但所用玻璃砖的两个界面明显不平行，这时测出的n值将（ ）无影响解析：（1）不变，此时玻璃砖的平移对测量结果没有影响。由下图（甲）可看出折射角不变，入射角相同，故测得的折射率将不变。（2）偏小。由下图（乙）可看出，实验得到的折射点向右移，所画出的折射角比实际折射角偏大，由n=sini/sinr知，入射角不变的情况下，测得的折射率比真实值更小。（3）无影响。同样可根据入射光线和出射光线确定玻璃内折射光线，从而确定入射角和折射角，只要第二个界面不发生全反射就行了。不过，入射光线和出射光线

6、不平行，如图（丙） （乙）思考题二：如何测量一块半圆形玻璃砖的折射率？方案一：插针法。确定折射光线如右图所示方案二：全反射法。确定临界角用一束光线垂直于玻璃砖直径平面射入圆心O，以O为转轴在水平面内缓慢转动半圆形玻璃砖，当刚转过角时，观察者在玻璃砖平面一侧恰看不到出射光线。这样就可以知道该玻璃砖的折射率n的大小。如下图所示课后思考题：如何测量一块三棱镜玻璃的折射率？三棱镜1.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挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和P4，使P3挡住P1和P2的像。P4挡

7、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（甲）所示。 （1）在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=_。 （1）如图（乙）所示，（画出通过P1P2和P3P4的光线，包括在棱镜内的那部分路径。）（2）入射角i和折射角r，如图（乙）所示（或线段EF，OE，GH，OG）。（3）n= sini/sinr（或n=EF.OG/GH.OE ）。 、固定白纸于绘图板、画出界面线aa、法线NN和 入射光线OA.3、放好玻璃砖，画下界面bb.4、插针法定出射光线：在OA上竖直 插上P1、P2，透过玻璃砖观P1、P2

8、的像，调整视线直到P2的像挡住P1的像，再在观察者 一 侧竖直插P3、P4，使P3挡住P1、P2 的像，P4挡住 P3本身和P1、P2 的像，记下P3、P4的位置.5、作图确定出射光OB、出射点O、折射光线.方案一 实验步骤6、同样地，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，同时也挡住P1、P2的像.方案一 实验步骤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、用同样的方法分别求出入射角为300、450、600、750时的折射角以及它们相应的正弦值.10、算出不同入射角时sini/sinr的值，求出几次实验中的平均值就是玻璃的折射率.方案二 实验步骤其它实验步骤同实验方案一，当确定出折射光线OO后，以入射点O为圆心，以任意长为半径画圆交入射光线AO于A，交折射光线的延长线与C（如图所示），作AB垂直法线NN于B点，CD垂直法线NN于D点，用刻度尺量出线段AB和CD的长度，则