新教材同步系列2024春高中物理第4章光及其应用第2节测定介质的折射率课件粤教版选择性必修第一册

第四章光及其应用第二节测定介质的折射率学习任务1．会测量玻璃等材料的折射率，通过实验体会光线模型的建构过程．2．知道测量玻璃的折射率的原理、方法和步骤．3．学会插针法确定光路，并能用不同方法计算玻璃的折射率．必备知识·自主预习储备01

三、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；(6)连接OO′，入射角i＝∠AON，折射角γ＝∠O′ON′，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°、60°时的折射角，查出它们的正弦值，填入表格中．

五、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i应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜太大．(3)在操作时，手不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．(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．六、实验误差(1)入射光线和出射光线画得不够精确．因此，要求插大头针时两大头针间距应稍大．(2)入射角、折射角测量不精确．为减小测角时的相对误差，入射角要稍大些，但不宜太大，入射角太大时，反射光较强，折射光会相对较弱．关键能力·情境探究达成02【典例1】

(2022·辽宁沈阳市第八十三中学高二开学考试)如图甲所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa′和bb′，O为直线MO与aa′的交点，在直线MO上竖直地插上P1、P2两枚大头针．(1)该同学接下来要完成的必要步骤有________；A．插上大头针P3，使P3仅挡住P2的像B．插上大头针P3，使P3挡住P1的像和P2的像C．插上大头针P4，使P4仅挡住P3D．插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像BD[解析]

应该使P3挡住P1和P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，只有这样P1、P2、P3、P4才是一条光线，因此B、D正确，A、C错误．故选BD．(2)图甲是他在操作过程中的一个状态，请你指出第四枚大头针P4应在图甲中的位置________(选填“A”“B”或“C”)；[解析]

由于aa′和bb′两个边界平行，因此出射光线与入射光线也应平行，因此P4的位置在B点．B

(3)如图乙所示，该同学在实验中将玻璃砖界面aa′和bb′的间距画得过宽，若其他操作正确，则折射率的测量值_____准确值(选填“大于”“小于”或“等于”)．小于

【典例2】小显和小涛同学“用插针法测玻璃棱镜的折射率”．(1)小显同学按实验步骤，先在纸上插下两枚大头针P1、P2，然后在玻璃棱镜的另一侧插下另外两枚大头针，如图甲所示．则插针一定错误的是________(选填“P3、P4”或“P5、P6”)，按实验要求完成光路图，并标出相应的符号，所测出的玻璃棱镜的折射率n＝________．P5、P6

(2)小涛同学突发奇想，用两块同样的玻璃直角三棱镜ABC来做实验，两者的AC面是平行放置的，如图乙所示．插针P1、P2的连线垂直于AB面，若操作正确的话，则在图乙中右边的插针应该是________(选填“P3、P4”“P3、P6”“P5、P4”或“P5、P6”)．P5、P6[解析]

根据光路图可知，经过P1P2的光线经两块玻璃砖的分界处后向下偏，然后射入右侧玻璃砖后平行射出，则图乙中右边的插针应该是P5、P6．学习效果·随堂评估自测031．某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n．如图甲所示，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sini-sinr图像如图乙所示．则(

)A．光由A经O到B，n＝1.5 B．光由B经O到A，n＝1.5C．光由A经O到B，n＝0.67 D．光由B经O到A，n＝0.671234√56

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，如图所示．用刻度尺量得OB＝8cm，CD＝4cm，由此可得出玻璃的折射率n＝________．123451.5

63．在“测定玻璃折射率”的实验中，某同学经正确操作插好了4枚大头针，如图甲所示．(1)在图乙中画出完整的光路图；123456[解析]

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传播的方向．光路如图所示．[答案]见解析123456123456(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)．1.53(1.50～1.56均可)

4．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．(1)下列哪些措施能够提高实验准确程度________．A．选用两光学表面间距大的玻璃砖B．选用两光学表面平行的玻璃砖C．选用粗的大头针完成实验D．插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些12345AD6[解析]

采用插针法测定玻璃的折射率的时候，应选定光学表面间距大一些的玻璃砖，这样光路图会更加清晰，减小误差，同时玻璃砖同侧的两枚大头针的距离尽量大一些，保证光线的直线度，因此A、D正确；光学表面是否平行不影响该实验的准确度，因此B错误；应选用细一点的大头针，因此C错误．123456(2)该小组用同一套器材完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如下图所示，其中实验操作正确的是________．12345A

B

C

D[解析]

根据光的折射定律可知，当选用平行的玻璃砖时出射光和入射光应是平行光，又因发生了折射，因此出射光的出射点应相比入射光的延长线向下平移，因此D正确，A、B、C错误．D6(3)该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于A、B点，再过A、B点作法线NN′的垂线，垂足分别为C、D点，如图所示，则玻璃的折射率n＝_____．(用图中线段的字母表示)12345

65．图(a)是某同学用平行玻璃砖测玻璃折射率的实验，图中aa′和bb′分别代表玻璃砖的两个界面．(1)如图(a)所示，AO代表入射光线，O′B代表出射光线，则OO′代表________，玻璃的折射率可以用公式________进行计算．12345折射光线

6(2)若实验中，已画好玻璃砖界面aa′和bb′，若不慎将玻璃砖向上平移了一些，如图(b)中所示，实验中其他操作均正确，测得的折射率将________．A．偏大

B．偏小C．不变

D．无法确定12345C6[解析]

如图所示．玻璃砖向上平移了一些，则经过玻璃砖的实际光路如图中A→O→O′→B，由于所作的玻璃砖分界线不是实际的分界线，则作图得到的经过玻璃砖的光线如图中A→A′→O″→B，则测出的折射角与正确操作时相同，测得的折射率不变．故选C．123456(3)若实验中利用图(c)所示的玻璃砖，以插针法测玻璃的折射率，如图P1、P2、P3、P4为插针位置，由于玻璃砖的两个面aa′和bb′明显不平行，那么P1P2和P3P4________(选填“平行”或“不平行”)．12345不平行6[解析]

无论玻璃砖的两个面aa′和bb′是否平行，进入玻璃砖时折射光线射到的位置固定不变，即P2、P3在aa′和bb′面上照射的位置固定，但由于aa′和bb′不平行时，在bb′面的入射角比平行时的入射角大，则折射角也会变大，但折射角增大的度数与入射角增大的度数不相等，故P1P2和P3P4不平行．123456(4)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′和bb′与玻璃砖位置的关系分别如图(d)、(e)、(f)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′和bb′为界面画光路图，则：123456①甲同学测得的折射率与真实值相比________(选填“偏大”“偏小”“不变”或“无法确定”)；②乙同学测得的折射率与真实值相比________(选填“偏大”“偏小”“不变”或“无法确定”)；③丙同学测得的折射率与真实值相比________(选填“偏大”“偏小”“不变”或“无法确定”)．123456偏小不变无法确定

12345②乙同学所用玻璃砖的两个界面虽然不平行，但在操作时和作图时均无失误，入射角和折射角没有误差，故测出的n值不变．6③丙同学的测量可能出现三种可能，当出射点为