4.1 光的折射：测定玻璃的折射率 课件-2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

实验：测定玻璃的折射率 光的折射 3.会计算折射率及折射率的平均值． 学习目标 1.知道测定玻璃的折射率的原理、方法和步骤. 2.知道实验误差产生的原因和减小误差的方法. i r 入射角 折射角 法线 介质 空气 分界面 ＝n 实验原理 玻璃砖、白纸、木板、大头针四枚、图钉(3～4枚)、量角器、直尺、铅笔． 实验器材 玻 璃 砖 i r a b a’ b’ 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． 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竖直插好． 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． 实验步骤 数据处理 计算法 ＝n 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． 多次测量求平均值 数据处理 i r n＝= 单位圆法 数据处理 图像法 入射角i(°) 折射角r(°) 10 0.17 6.7 0.12 20 0.34 13.3 0.23 30 0.50 19.6 0.34 40 0.64 25.2 0.43 50 0.76 30.7 0.51 60 0.87 35.1 0.57 70 0.94 38.6 0.62 80 0.98 40.6 0.65 sinr 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0.6 0.7 0 数据处理 i r 图像法 单位圆法 携手 n＝= 0 斜率k=n 尺行天下 不需要测量角度，不需要计算正弦值。 一把尺子就够了！ 玻 璃 砖 i r a b a’ b’ 误差探究与分析 探究一 大头针为什么必须竖直插？ 探究二 在bb’侧观察时，为什么要求挡住的像，要同时挡住像，要挡住并同时挡住的像？在另一侧观察时也要同样的要求。 光路可逆 玻 璃 砖 i r a b a’ b’ 误差探究与分析 探究三 实验时入射角大一些好还是小一些好？ 玻 璃 砖 i r a b a’ b’ 误差探究与分析 探究四 请问玻璃砖的宽度宽一些好还是窄一些好？ 玻 璃 砖 i r a b a’ b’ 误差探究与分析 探究五 请问玻璃砖的bb’面一定要与aa’面平行吗？ 圆柱形 误差探究与分析 探究六 请问其他形状的玻璃砖也可以用插针法测量吗？画一画！ 上边界向上平移 误差探究与分析 探究七 玻 璃 砖 i r a b a’ b’ 真实 测量 ＝n 边界 平移 探究七 玻 璃 砖 i r a b a’ b’ 真实 测量 ＝n 下边界向下平移 误差探究与分析 边界 平移 玻 璃 砖 i r a b a’ b’ 真实 测量 ＝n 上下边界向外平移 探究七 误差探究与分析 边界 平移 玻 璃 砖 i r a b a’ b’ 真实 测量 ＝n 上下边界向内平移 探究七 误差探究与分析 边界 平移 i r 真实 测量 玻 璃 砖 i r 误差探究与分析 玻璃砖平移 探究八 误差探究与分析 探究九 玻璃砖旋转 玻 璃 砖 i r i r 真实 测量 测量 ＝ ＝ ＝ ＝ ? 1.97 1.46 1.39 2.73 1.73 1.15 特殊值法 不等式法 y=sinx o x i i+ r r+ b b+c a+d a ＝ ＝ ab;cd -0 相似三角形法 y=sinx o x i i+ r r+ b b+c a+d a e f f g ＝ ＝ i r 入射角 折射角 法线 玻璃 空气 分界面 ＝n ＝ ＝ ＝ 作图法 增加的比折射角增加的快。 误差探究与分析 探究九 玻璃砖旋转 玻 璃 砖 i r i r 真实 测量 测量 ＝ ＝ 误差探究与分析 探究十 法线未与边界垂直 玻 璃 砖 i r 真实 测量 ＝ ＝ 误差探究与分析 探究十 法线未与边界垂直 玻 璃 砖 i r 真实 测量