教科版高中物理选择性必修第一册第四章光及其应用2实验-测定玻璃的折射率课件

1.实验器材截面为矩形的玻璃砖一块、白纸一张、大头针四枚、量角器一个、三角板一个(或直尺一

把)、铅笔一支。2.实验思路用插针法确定光路,找出跟入射光线相对应的折射光线,用量角器测入射角i和折射角r,根据

公式n=

计算出玻璃的折射率。知识点1

实验器材及实验思路必备知识清单破2

实验：测得玻璃的折射率1.如图所示,先在白纸上画出一条直线EE'作为分界面,再画一条直线段AB代表入射光线,然后

画出分界面上B点处的法线NN'。2.把矩形玻璃砖放在白纸上,使它的一条长边与EE'对齐,用直尺或三角板画出直线FF'代表玻

璃砖的另一边。知识点2实验操作3.在直线AB上竖直插上两枚大头针G1、G2,透过玻璃砖观察大头针G1、G2的像,调整视线方

向,直到G1的像被G2的像挡住。4.再在观察的一侧先后竖直插上两枚大头针G3、G4,使G3挡住G1、G2的像,G4挡住G3及G1、G2

的像。5.移去大头针和玻璃砖,过G3、G4的插点画直线CD,与FF'交于C,直线CD就代表了沿AB入射

的光线通过玻璃砖后的出射光线。连接B、C,BC就是折射光线在玻璃砖内的路径。6.用量角器量出入射角i和折射角r,查出它们的正弦值。7.改变入射角i的数值,多次重复实验。把实验数据记录在表格中,算出不同入射角时

的值,求出几次实验中测得的

的平均值,以此作为玻璃的折射率n。知识点3数据处理1.光的色散(1)现象:复色光经过透明介质的两次折射后分解成单色光。如白光通过三棱镜后在白屏上

会形成彩色光带。知识点4光的色散(2)成因:同一种介质对不同色光的折射率不同,各种色光通过三棱镜后偏转程度不同而分开,

产生色散现象。三棱镜对红光的折射率最小,红光通过棱镜后的偏折程度最小;对紫光的折

射率最大,紫光通过棱镜后的偏折程度最大。2.各种色光的比较颜色红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫频率f低→高同一介质的折射率小→大同一介质中的速度大→小波长大→小通过棱镜后的偏折角小→大知识辨析1.插大头针G3、G4时,为什么使G3挡住G1、G2的像,G4挡住G3及G1、G2的像?2.测量发现,当光从玻璃进入空气时入射角小于折射角,用

=

怎么解释?3.为了使实验效果更明显,对实验中选取的玻璃砖有何要求?一语破的1.这样做是为了使G3、G4在入射光线AB穿过玻璃砖的出射光线上。2.光从玻璃进入空气时入射角用r表示,折射角用i表示,则n=

=

。由于玻璃中的光速v小于真空中的光速c,所以sinr<sini,入射角r小于折射角i。3.应选取厚度较大的玻璃砖,这样可使从玻璃砖另一侧射出的光线偏移更多,减小实验误差。1.数据处理的方法方法一:利用量角器测出入射角和折射角,然后查三角函数表,找出入射角和折射角的正弦值,

再代入n=

求玻璃的折射率。方法二:根据折射率n=

,可得sinr=

sini。在多次改变入射角、测量相对应的入射角和折射角的基础上,以sini值为横坐标、以sinr值为纵坐标,建立直角坐标系如图所示,描数据

点,拟合各点得到一条过原点的直线。求解图线的斜率,设斜率为k,则k=

,故玻璃的折射率n=

。关键能力定点破定点1测定玻璃的折射率实验的数据处理及误差分析

方法三:如图所示,在确定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。

由于sini=

,sinr=

,而CO=DO,所以折射率n=

=

。多次改变入射角,重复以上步骤,然后求出各次所得折射率的平均值,即玻璃的折射率的测量

值。2.注意事项(1)在入射角一定的情况下(射入待测介质),影响折射率测定的是折射角的测定,若折射角偏

大了,则折射率偏小;若折射角偏小了,则折射率偏大。玻璃砖平行移动,不影响折射角的测

定。(2)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与界面相交而得到的,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。3.实验误差的分析(1)确定入射光线、出射光线时造成误差。减小误差方法:入射侧、出射侧所插大头针间距

离应适当大一些。(2)测量入射角与折射角时造成误差。减小误差方法:入射角在15°~75°范围内。入射角不宜

过小,也不宜过大,过大时反射光较强,出射光较弱。(3)因界面位置画法不规范引起的误差,主要有以下几种情况:①所画界面宽度偏小,造成的误差如图甲所示,n测=

,r1为测得的折射角,r2为真实的折射角,由于r1<r2,则sinr1<sinr2,所以n测>n真,即测量结果偏大。

同理可得图乙、丙中情况测量结果均偏大。

归纳可得:所画界面宽度偏小时,所测折射率的结果偏大。②所画界面宽度偏大,造成的误差如图甲所示,n测=

,r1为测得的折射角,r2为真实的折射角,由于r1>r2,则sinr1>sinr2,所以n测<n真。

同理可得图乙、丙中情况测量结果均偏小。归纳可得:所画界面宽度偏大时,所测折射率的结果偏小。注意

若正确画出两界面后,不慎将玻璃砖平移了一些,其他操作无误,则测量结果等于真实

值。测定玻璃的折射率实验,除了上述实验方法,还可以用其他形状的玻璃砖来代替平行玻

璃砖进行测量,只要能测出入射角和折射角,就可以测出折射率n。用平行玻璃砖测量时,出射

光线和入射光