4.2 测量玻璃的折射率 课件-2023-2024学年高二上学期物理粤教版（2019）选择性必修第一册

第四章 光及其应用 粤教版 选择性必修一 第二节 测量介质的折射率 1 知识回顾 1. 光的折射定律 三线共平面，法线居中间。 两角不相等，空气中角大。 2. 折射率 测定介质的折射率 玻璃是一种透明介质，光从空气入射到玻璃的界面上会发生折射，如何把玻璃的折射率测出来？ 3 当光以一定的入射角透过一块两面平行的玻璃砖时，只要找出与入射光线 AO相对应的出射光线O′D，就能够画出光从空气射入玻璃后的折射光线 OO′，于是就能测量入射角 θ1、折射角 θ2。 根据折射定律，就可以求出玻璃的折射率了。 测定介质的折射率 怎样确定与入射光线 AO 相对应的折射光线 OO′？ 怎样确定入射光线 AO 、出射光线 O′D？ 测定介质的折射率 三、实验器材 木板、白纸、图钉、长方形玻璃砖、大头针、铅笔 量角器、三角板(或直尺) 一、实验目的 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出射光线，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 5 插针法测定玻璃的折射率——操作步骤 1.如图所示，把白纸铺在木板上，用图钉固定。 a a’ O N N’ A 2．在白纸上画一直线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． 插针法测定玻璃的折射率——操作步骤 3．把长方形玻璃砖放在白纸上，并使其一条长边与aa′重合，再用直尺画出玻璃砖的另一边bb′. a a’ b b’ O N N’ A 插针法测定玻璃的折射率——操作步骤 a a’ b b’ O N N’ A 4．在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2.从玻璃砖bb′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． P2 P1 插针法测定玻璃的折射率——操作步骤 a a’ b b’ O N N’ A 5.再在bb′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． P2 P1 P4 P3 插针法测定玻璃的折射率——操作步骤 a a’ b b’ O N N’ A 6．移去玻璃砖，在拔掉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bb′于O′.连接OO′，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． P2 P1 P4 P3 O’ 插针法测定玻璃的折射率——操作步骤 7．改变入射角，重复实验5次． 插针法测定玻璃的折射率——操作步骤 a a’ b b’ O N N’ A i γ 计算法处理实验数据： 用量角器测量入射角i和折射角γ，并查出其正弦值sini和sinγ. 测定介质的折射率 13 测定介质的折射率 2．图象法 以sin θ1值为横坐标、以sinθ2值为纵坐标，建立直角坐标系，如图所示。描数据点，过数据点连线得一条过原点的直线。求解图线斜率k，则 ，故玻璃砖折射率 。 五、数据处理 1．平均值法 算出不同入射角时的比值 ，最后求出在几次实验中所测的 平均值，即为玻璃砖的折射率。 14 测定介质的折射率 3．作图法 在找到入射光线和折射光线以后，以入射点O为圆心，以任意长为半径画圆，分别与AO交于C点、OO′(或OO′的延长线)交于D点，过C、D两点分别向NN′作垂线，交NN′于C′、D′，用直尺量出CC′和DD′的长，如图 所示。由于 ，且CO＝DO，所以折射率 。 15 测定介质的折射率 六、误差分析 (1)入射光线和出射光线确定得不够精确 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。 尽可能将大头针竖直插在纸上，且P2、P3应靠近玻璃砖， P1与P2 、 P3与P4之间的距离尽可能远一些 (2)入射角和折射角的测量造成误差 入射角应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜太大，也不宜太小（若过大，大头针P1、P2 射入玻璃中的光线量减少，反射光增强折射光减弱，且色散较严重，由玻璃砖对面看大头针的虚像将变得暗淡、模糊、较粗，不利于瞄准插大头针P3、P4 ）（若过小，折射角小，误差大） 16 1、某同学做测定玻璃折射率实验时，用他测得的多组入射角θ1与折射角θ2作出sinθ1-sinθ2图像，如图所示，则下列判断正确的是（ ） A．他做实验时，研究的是光从空气射入玻璃的折射现象 B．玻璃的折射率为0.67 C．玻璃的折射率为1.5 D．他做实验时，研究的是光从玻璃射入空气的折射现象 A C 课堂练习 2、学校开展研究性学习，某研究小组的同学根据所学的光学知识，设计了一个测量