4.2 实验：测定玻璃的折射率 课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

4.1 光的折射 （课时2） 第四章 光 人教版（2019）选修 第一册 ——测量玻璃的折射率 学习目标 1.会测量玻璃等材料的折射率； 2.通过实验体会光线模型的建构过程。 思考：若测定玻璃砖的折射率，怎样简便地确定与入射光AO线对应的折射光线呢？ 通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向，但要向后发生侧移。 导入新课 A B O O΄ i r i d 画出边界线a、a΄,给出入射光线AO，用插针法得到出射光线O΄B，进而得到出射点O΄，连接OO΄，OO΄就是光从空气进入玻璃的折射光线。 用量角器测入射角i和折射角r，根据折射定律计算出玻璃的折射率。 一、实验思路 1.计算法 改变入射角i，测出相应的折射角r，作sini-sinr图象。如图，图象为直线，其斜率等于玻璃的折射率。 sini sinr 0 a a΄ P1 P2 P3 P4 A B O O΄ i r N N΄ 2.作sini-sinr图象 算出不同入射角时的 ，并取平均值。 用量角器测量入射角i和折射角r，并查出其正弦值sini和sinr。 二、物理量测量与数据分析 3.单位圆法 i A B O O΄ r a a΄ E F D C （一）实验器材 三、方案设计实例 木板、白纸、长方形玻璃砖、大头针、量角器、刻度尺、图钉、铅笔。 1.把白纸铺在木板上。 2.在白纸上画一直线a作为界面，过a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。 3.把长方形玻璃砖放在白纸上，并使其长边与a重合，再用刻度尺画出玻璃砖的另一边a'。 4.在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2。 确定边界、入射光线 a a΄ A O N N΄ P2 P1 （二）实验步骤 5.从玻璃砖a'一侧透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线的方向直到P1的像被P2的像挡住。再在a'一侧插上两枚大头针P3、P4，使P3能挡住P1、P2的像，P4能挡住P3本身及P1、P2的像。 确定出射光线、折射光线 a a΄ P1 P2 A O N N΄ P3 P4 7.改变入射角，重复实验。 6.移去玻璃砖，再拔掉P1、P2、P3、P4的同时分别记下它们的位置，过P3、P4作直线O'B交a'于O'。连接O、O'，OO'就是玻璃砖内折射光线的方向。∠AON为入射角，∠O'ON'为折射角。 用量角器测量入射角和折射角数值，查三角函数表，得到各角的正弦值；然后计算折射率。 多次测量取平均值。 （三）数据处理 2.图象法 作sini-sinr图象，求得斜率，即为玻璃的折射率。 1.计算法 1.实验时，尽可能将大头针竖直插在纸下木板上，且P1和P2之间、P3和P4之间距离要稍大一些。 4.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。 3.实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。 2.入射角i不宜太大(接近90°)，也不宜太小(接近0°)。 当i太大时，反射光较强，出射光较弱； 当i太小时，入射角、折射角测量的相对误差较大。 （四）注意事项 1.入射光线、出射光线确定的准确性造成误差 在入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。 （五）误差分析 ①甲同学在白纸上正确画出平行玻璃砖的两个界面a和a′后，将玻璃砖向边界a方向平移了少许，其他操作正确，则他测出的折射率值将_______ 。 a 结论：入射点和出射点发生平移，入射角和折射角都不变，折射率不变。 讨论： 不变 a΄ ②乙同学在确定另一界面a′时，不小心将玻璃砖向a方向平移了少许，其他操作正确，则他测出的折射率值将_______ 。 结论：入射点发生平移，出射点不变，入射角不变和折射角偏小，折射率偏大。 a a΄ 偏大 实验示例 1.测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好玻璃砖，aa′和bb′分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，用“＋”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针P3和P4。 (1)在插P3和P4时，应使________(选填选项前的字母). A.P3只挡住P1的像 B.P4只挡住P3 C.P3同时挡住P1、P2的像 D.P4挡住P3及P1、P2的像 (2)按(1)中的做法确定大头针P3和