第4章 第2节 测定介质的折射率-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修第一册同步课堂高效讲义配套课件（粤教版2019）

第二节　测定介质的折射率 　　　　 第四章　光及其应用 实验探究 应用拓展 细研过程 梳理要点 课时精练 内 容 索 引 细研过程 梳理要点 索引 一、实验目的 1．学习用插针法确定光路。 2．学会用折射定律测定玻璃的折射率。 二、实验原理 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γ，根据折射定律计算出玻璃的折射率n＝ 。 三、实验器材 玻璃砖、白纸、平木板、大头针四枚、图钉四枚、量角器、三角板(或直尺)、铅笔。 四、实验步骤 1．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)，过点O画出界面的法线NN′，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AO上竖直插上大头针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。在观察者一侧竖直插上大头针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，连接OO′，线段OO′代表了光线在玻璃砖内的传播路径。 五、数据处理 1．计算法：测量入射角和折射角，由n＝ 求多次不同入射角时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sin i-sin γ图像，由n＝ 可知图像应为直线，如图所示，其斜率为折射率。 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′，测出EH、E′H′的长度。 六、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．在实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。 4．玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5 cm以上。若宽度太小，则测量误差较大。 七、误差分析 1．误差来源 本实验误差的主要来源是测量光在玻璃中的折射角θ2的误差。 2．减小误差的方法 (1)选用宽度较大的玻璃砖，玻璃砖宽度宜在5 cm以上，若宽度太小则测量误差较大。 (2)入射角宜在15°～75°范围内取值。 (3)在纸上画aa′、bb′两条线时，应尽量准确地与玻璃砖的两个平行的折射面重合，这样，两交点O1、O2才能与光线的实际入射点较好地相符，否则将使画出的玻璃中的光路与实际情况偏离严重。 索引 实验探究 应用拓展 索引 (1)几位同学做“用插针法测定介质折射率”的实验，如图甲所示的直线aa′、bb′表示在白纸上画出的玻璃砖的两个界面。几位同学进行了如下操作： A．甲同学选定的玻璃砖两个光学面aa′与bb′不平行，其他操作正确 B．乙同学在白纸上正确画出平行玻璃砖的两个界面aa′和bb′后，将玻璃砖向aa′方向平移了少许，其他操作正确 C．丙同学在白纸上画aa′、bb′两界面时，其间距比平行 玻璃砖两光学面的间距稍微大些，其他操作正确 上述几位同学的操作，对玻璃砖折射率的测定结果没有 影响的是________(填写选项前的字母)。 一 教材原型实验 例1 √ √ 甲同学选定的玻璃砖两个光学面aa′和bb′不平行，不会影响入射角和折射角的确定；乙同学将玻璃砖向aa′方向平移了少许，直线aa′、bb′之间的距离仍然等于玻璃砖的厚度，入射角和折射角的大小不变；丙同学在白纸上画aa′和bb′间距比平行玻璃砖两光学面的间距稍微大些，使画出的出射点向右移，所画的折射角比实际值大，算得的折射率将偏小。 (2)在用插针法测玻璃砖折射率的实验中，已确定好入射方向AO，插了两枚大头针P1和P2，如图乙所示(①②③是三条直线)。在以后的操作说法中你认为正确的是________。 A．在bb′侧调整观察视线，另两枚大头针P3和P4可能插在③线上 B．保持O点不动，减小入射角，在bb′侧调整观察视线，另两枚大头针P3和P4可能插在①线上 C．保持O点不动，增大入射角，在bb′侧调整观察视线，另两枚大头针P3和P4可能插在①线上 √ 由折射定律得知，光线通过平行玻璃砖后向一侧 发生侧移，由于光线在上表面折射时，折射角小 于入射角，则出射光线向②一侧偏移，如图所示， 故另两枚大头针P3和P4不可能插在③线上，故A 错误；若保持O点不动，减小入射角，折射角也 减小，另外两枚大头针P3和P4可能插在①线上，故B正确；同理，增大入射角，折射角也