【学霸笔记：同步精讲】24 第四章 1 第2课时 实验：测量玻璃的折射率 讲义--高中人教版物理选择性必修第一册

第2课时　实验：测量玻璃的折射率 [实验目标]　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。 一、实验目的：测量玻璃的折射率，掌握光发生折射的入射角和折射角的确定方法。 二、实验思路 1．实验原理：用“插针法”确定光路，找出入射光线及相应的出射光线，画出玻璃砖中对应的折射光线，用量角器分别测出入射角θ1和折射角θ2，根据折射定律n＝便可求出玻璃的折射率。 2．物理量的测量 入射角θ1：入射光线与____的夹角。 折射角θ2：折射光线与____的夹角。 三、实验器材 玻璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器、刻度尺、铅笔。 四、进行实验 1．把白纸用图钉钉在木板上。 2．用刻度尺画一条平行于玻璃砖一个面的直线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_____与aa′重合。 4．沿玻璃砖的另一侧面用刻度尺画一条直线bb′。 5．在玻璃砖bb′一侧白纸上竖直地立一枚大头针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，重复三、四次上面的步骤，量出相应的入射角和折射角。 五、数据分析 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．图像法：求出多组对应的入射角与折射角的正弦值，作出图像，由n＝可知图像应为一条_____的直线，如图所示，其斜率为_____。 3．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AO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。 (2)由图中关系知sin θ1＝，sin θ2＝，OE＝OE′＝R，则n＝＝，只要用刻度尺测出EH、E′H′的长度就可以求出n。 六、误差分析 1．由入射侧、出射侧所插两枚大头针的位置所确定的入射光线、出射光线的准确度会造成误差。 2．入射角和折射角的测量会造成误差。 3．折射率的计算求解会造成误差。 七、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。 4．实验中入射角不宜过小或过大。 5．玻璃砖应选用宽度较大的。 类型一　实验原理与操作 【典例1】　如图1所示，某同学在“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AO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P3 D．插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像 (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＝_____。 (3)如图2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 ... ...