4.1 实验：测量玻璃的折射率 （课件）(共38张PPT) 高二物理（沪科版2020上海选择性必修第一册）

(课件网) 第四章 光 实验：测量玻璃的折射率 1.知道测量玻璃的折射率的原理、方法和步骤. 2.会确定入射光线、折射光线、入射角及折射角. 3.学会用不同方法计算玻璃的折射率. 【学习目标】 一、实验原理 用插针法确定光路，找出与入射光线相应的出射光线，就能在玻璃砖中画出对应的折射光线，从而可以测出一组对应的入射角和折射角，根据折射定律，便可求出玻璃的折射率. 二、实验器材 玻璃砖、白纸、木板、大头针四枚、图钉(3～4枚)、量角器、直尺、铅笔. 三、操作步骤 1.把白纸用图钉钉在木板上. 2.用直尺画一条平行于玻璃砖一个面的一条线aa′作为界面，过aa′上一点O作垂直于aa′的直线NN′作为法线，过O点画一条入射光线AO，使入射角θ1适当大些，如图所示. 3.在AO线上竖直地插两枚大头针P1、P2，在白纸上放上被测玻璃砖，使玻璃砖的一个面与aa′重合. 4.沿玻璃砖的另一侧面用直尺画一条直线bb′. 5.在玻璃砖的bb′一侧白纸上竖直地插一枚大头针P3，调整视线，同时移动大头针P3的位置，当P3恰好能同时挡住玻璃砖aa′一侧所插的大头针P1、P2的像时，把大头针P3插好. 6.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，同时也能挡住P1、P2的像. 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θ2. 8.用量角器量出入射角θ1和折射角θ2的大小. 9.改变入射角θ1，重复上面的步骤再做三、四次，量出相应的入射角和折射角. 四、数据处理 1.计算法：通过多次测量入射角和折射角，得出多组入射角和折射角的正弦值，再代入n＝ 中求出多个n的值，然后取其平均值，即为玻璃砖的折射率. 2.单位圆法 (1)以入射点O为圆心，以一定长度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′，分别交NN′于点H、H′，如图所示. 3.图像法：求出多组对应的入射角与折射角的正弦值，作出sin θ1－sin θ2图像，由n＝ 可知图像应为过原点的直线，如图所示，其斜率为折射率. 五、注意事项 1.实验中，玻璃砖在纸上的位置不可移动. 2.不能用手触摸玻璃砖光洁的光学面，更不能把玻璃砖当尺子用. 3.大头针应竖直插在白纸上，且玻璃砖每一侧两枚大头针P1与P2间、P3与P4间的距离应适当大些，以减小确定光路方向时造成的误差. 4.实验中入射角不宜过小或过大，否则会使测量误差增大. 返回 例1　如图所示，甲同学在“测量玻璃的折射率”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AO与aa′的交点.在直线OA上竖直地插上P1、P2两枚大头针. (1)甲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P3 D.插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像 BD 解析　该同学接下来要完成的必要步骤有：确定P3大头针的位置，方法是插上大头针P3，使P3能挡住P1、P2的像.确定P4大头针的位置，方法是大头针P4能挡住P3和P1、P2的像. 故该同学接下来要完成的必要步骤有B、D. (2)过P3、P4作直线交bb′于O′，过O′作垂直于bb′的直线NN′，连 接OO′.测量图中角α和β的大小，则玻璃砖的折射率n＝_____. 解析　根据折射定律得：玻璃砖的折射率为n＝ . (3)如图所示，甲同学在实验中将玻璃砖界面aa′和bb′的间距画得过宽但仍平行.若其他操作正确，则折射率的测量值_____(选填“大于”“小于”或“等于”)准确值. 解析　将玻璃砖界面aa′和bb′的间距画得过宽但仍平行，而其他操作正确，导致α ... ...