第4章 2. 实验：测定玻璃的折射率-【志鸿优化训练】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册笔记(教科版)

☑笔记&必记 5.几种介质的折射率 介质 n 介质 介质 空气 1.00029 水 1.33 冰 1.309 酒精 1.36 麻油 1.47 水晶 1.54 各种玻璃 1.40-2.00 金刚石 2.42 翡翠 1.57 红/蓝宝石 1.77 二硫化碳 1.63 岩盐 1.55 【典例】（多选）如图所示，虚线表示两种介质的界面及其法线，实线表示一条光线 射向界面后发生反射和折射的光线，以下说法正确的是() A.bO可能是入射光线 B.aO可能是入射光线 C.cO可能是人射光线 D.Ob可能是反射光线 E.PQ可能是法线 【解析】由于反射角等于入射角，入射光线、反射光线关于法线对称，所以O、Ob应 是入射光线或反射光线，FQ是法线。又因为反射光线、折射光线都不与入射光线位于法 线同侧，所以αO是入射光线，Ob是反射光线，Or是折射光线。 【答案】BDE 2实验：测定玻璃的折射率 一、实验目的 测定玻璃的折射率。 二、实验原理 如图所示，用插针法找出入射光线AO对应的出射光线O'B,确定出射点O,画出折 射光线O0,然后测量出人射角0，和折射角，根据n=s加A计算玻璃的折射率。 sin 0 O'b' P P:B 三、实验步骤 (1)铺白纸、画线 28 ·物理 第四章光及其应用 ①如图所示，将白纸用图钉按在绘图板上，先在白纸上画出一条直线aa'作为界面， 过aa'上的一点O画出界面的法线NN',并画一条线段AO作为入射光线。 ②把平行玻璃转平放在白纸上，使它的长边跟aa'对齐，画出玻璃砖的另一条长 边bb。 (2)插针与测量 ①在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2,透过玻璃砖观察大头针P,、P2的像， 调整视线的方向，直到P,的像被P2挡住，再在观察的这一侧依次插两枚大头针P、P, 使P3挡住P1、P2的像，P,挡住P、P2的像及P,记下P、P,的位置。 ②移动玻璃砖连接P,、P,并延长交b于O',连接O)即为折射光线，入射角A= ∠AON,折射角0=∠OON'. ③用量角器测出入射角和折射角，查出它们的正弦值。 ④改变入射角，重复实验，记录相关测量数据。 四、数据处理 方法(1)单位圆法：以入射点O为圆心，以一一定长度R为半径画圆，交入射光线OA 于E点，交折射光线O)于E'点，过E作NN'的垂线EH,过E作NN'的垂线EH',如 图所示。 N -b' B OF.sin .=E'H' sin 0=EH O配，OE=OE=R,则n=册8=器。只要用刻度尺测出 EH,EH'的长度就可以求出n。 方法(2)计算法：用量角器测量入射角a和折射角02，并查出其正弦值sinA和sina。 算出不同人射角时的加8，并取平均值。 sin 02 方法(3)图像法：改变不同的入射角0，测出不同的折射角02，作sn-sin0图像， 由n=加8可知图像为直线，如图所示，其斜率即为折射率。 sin 0 sin 0 sin 0 物理· 29 ☑笔记&必记 五、误差分析 (1)入射光线、出射光线确定的准确性造成误差，故在人射侧和出射侧所插两枚大头 针的间距应大一些。 (2)入射角和折射角的测量造成误差。入射角应适当大一些，可以减小测量的相对 误差。 六、注意事项 (1)实验时，应尽可能将大头针竖直插在纸上，且P和P:之间、P,和P之间、P2与 O、P。与O之间距离要稍大一些。 (2)入射角0不宜太大（接近90°），也不宜太小（接近0°）。当0太大时，反射光较 强，出射光较弱；当0，太小时，入射角、折射角测量的相对误差较大。 (3)操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁光学面，更不能把玻璃砖界面当作尺子画 界线。 (4)实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。 (5)玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5cm以上，若宽度太小，则测量误差较大。 【典例】某同学测量玻璃砖的折射率，准备了下列器材：激光笔、直尺、刻度尺、一面 镀有反射膜的平行玻璃砖。如图所示，直尺与玻璃砖平行放置，激光笔发出的一束激光 从直尺上O点射向玻璃砖表面，在直尺上观察到A、B两个光点，读出OA间的距离为 20.00cm,AB间的距离为6.00cm,测得图中直尺到玻璃砖上表面距离d1=10.00cm, 玻璃砖厚度d2=4.00cm。玻璃的折射率n= ,光在玻璃中传播速度v= m/s(光在真空中传播速度c=3.0×10m/s,结果均保留两位有效数字)。 0 A B 77777777777777717 【解析】作出光路图如图所示，根据几何知识可得入射角i=45°，设折射角为r,则 anr=子，故折射率n=m1.2,故0=号=2.5X10m/s 3 sin r B 77777777777777777777777777 【答案】1.22.5×108 30 ·物理