第13章 实验14 测量玻璃的折射率（PPT课件）-【导学教程】2025年物理新编高考大一轮总复习（人教版）

实验十四　测量玻璃的折射率 栏目导航 实验十四　测量玻璃的折射率 1 栏目导航 必备知识·自主落实 01 关键能力·考点突破 02 课时作业·巩固提升 03 栏目导航 实验十四　测量玻璃的折射率 1 01 必备知识·自主落实 栏目导航 栏目导航 实验十四　测量玻璃的折射率 1 栏目导航 实验十四　测量玻璃的折射率 1 栏目导航 实验十四　测量玻璃的折射率 1 栏目导航 实验十四　测量玻璃的折射率 1 栏目导航 实验十四　测量玻璃的折射率 1 栏目导航 实验十四　测量玻璃的折射率 1 栏目导航 实验十四　测量玻璃的折射率 1 栏目导航 实验十四　测量玻璃的折射率 1 栏目导航 实验十四　测量玻璃的折射率 1 栏目导航 实验十四　测量玻璃的折射率 1 栏目导航 实验十四　测量玻璃的折射率 1 02 关键能力·考点突破 栏目导航 栏目导航 实验十四　测量玻璃的折射率 1 栏目导航 实验十四　测量玻璃的折射率 1 栏目导航 实验十四　测量玻璃的折射率 1 栏目导航 实验十四　测量玻璃的折射率 1 栏目导航 实验十四　测量玻璃的折射率 1 栏目导航 实验十四　测量玻璃的折射率 1 栏目导航 实验十四　测量玻璃的折射率 1 栏目导航 实验十四　测量玻璃的折射率 1 栏目导航 实验十四　测量玻璃的折射率 1 栏目导航 实验十四　测量玻璃的折射率 1 栏目导航 实验十四　测量玻璃的折射率 1 栏目导航 实验十四　测量玻璃的折射率 1 栏目导航 实验十四　测量玻璃的折射率 1 栏目导航 实验十四　测量玻璃的折射率 1 03 课时作业·巩固提升 点击进入Word 栏目导航 栏目导航 实验十四　测量玻璃的折射率 1 谢谢观看 栏目导航 实验十四　测量玻璃的折射率 1 一、实验目的 测量玻璃的折射率，掌握光线发生折射时入射角和折射角的确定方法。 二、实验原理 用插针法找出与入射光线AO对应的出射光线O′B，确定出O′点，画出折射光线OO′，然后测量出角θ1和θ2，代入公式n＝eq \f(sin θ1,sin θ2)计算玻璃的折射率。 三、实验器材 白纸、图钉、大头针、直尺、铅笔、量角器、平木板、长方形玻璃砖等。 四、实验过程 1．铺白纸、画线 (1)如图所示，将白纸用图钉按在平木板上，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MN，并画一条线段AO作为入射光线。 (2)把玻璃砖平放在白纸上，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P1、P2的像，调整视线的方向，直到P1的像被P2挡住，再在观察的这一侧依次插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P1、P2的像及P3，记下P3、P4的位置。 (2)移去玻璃砖，连接P3、P4并延长交bb′于O′，连接OO′即为折射光线，入射角θ1＝∠AOM，折射角θ2＝∠O′ON。 (3)用量角器测出入射角和折射角，查出它们的正弦值，将数据填入表格中。 (4)改变入射角θ1，重复以上实验步骤，列表记录相关测量数据。 五、数据处理 1．计算法：用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin θ2。算出不同入射角时的eq \f(sin θ1,sin θ2)，并取平均值。 2．作sin θ1­sin θ2图像：改变入射角θ1，测出不同的折射角θ2，作sin θ1­sin θ2图像，由n＝eq \f(sin θ1,sin θ2)可知图像应为直线，如图所示，其斜率为折射率。 3．“单位圆”法确定sin θ1、sin θ2，计算折射率n： 以入射点O为圆心，以一定的长度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′。如图所示，sin θ1＝eq \f(EH,OE)，sin θ2＝eq \f(E′H′,OE′)，OE＝OE′＝R，则n＝eq \f(sin θ1,sin θ2)＝eq \f(EH,E′H′)。只要用刻度尺量出EH、E′H′的长度就可以求出n。 六、误差分析与注意事项 1．误差分析 (1)确定入射光线、出射光线时的误差。故入射侧、出射侧所插两枚大头针间距离宜大点； (2)测量入射角与折射角时的误差。故入射角不宜过小，但也不宜过大，过大则反射光较强，折射光较弱。 2．注意事项 (1)玻璃砖要用厚度较大的； (2)入射角应在30°到60°之间； (3)大头针要竖直插在白纸上，且距离应尽量大一些； (4)玻璃砖的折射面要画准，不能用玻璃砖界面代替直尺画界线。 考点一　教材原型实验 一、实验原理与操作 　在“测量玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作插好了4枚大头针，如图甲所示。 (1)在图中画出完整的光路图。 (2)对画出的光路图进行测量和计算，求得该玻璃砖的折射率n＝________(保留三位有效数字)。 (3)为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象，某同学做了两次实验，经正确操作插好了8枚大头针，如图乙所示。图中P1和P2是同一入射光线上的2枚大头针，其对应出射光线上的2枚大头针是P3和________(选填“A”或“B”)。 [解析]　(1)分别连接玻璃砖两侧的大头针所在的点，并延长与玻璃砖边分别相交，标出传播方向，然后连接玻璃砖边界的两交点，即为光线在玻璃砖中传播的方向。光路如图所示。 (2)设方格纸上正方形的边长为1，光线的入射角为i，折射角为r，则sin i＝eq \f(5.3,\r(5.32＋42))≈0.798，sin r＝eq \f(2.2,\r(2.22＋3.62))≈0.521，所以玻璃砖的折射率 n＝eq \f(sin i,sin r)＝eq \f(0.798,0.521)≈1.53。 (3)由题图乙可知，光线P1P2入射到玻璃砖上时，相当于光线射到了一个三棱镜上，因此出射光线将向底边偏折，所以出射光线过P3和A。 [答案]　(1)见解析图　(2)1.53(±0.03范围内均正确)　(3)A 二、数据处理与误差分析 　某同学为了测量截面为正三角形的玻璃三棱镜的折射率，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的左侧插上两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的右侧观察到P1和P2的像，当P1的像恰好被P2的像挡住时，插上大头针P3和P4，使P3挡住P1、P2的像，P4也挡住P1、P2的像和P3，在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图所示。 (1)在图上画出对应的光路。 (2)为了测出三棱镜玻璃材料的折射率，若以AB为分界面，需要测量的量是________，在图上标出它们。 (3)三棱镜玻璃材料折射率的计算公式是n＝________。 (4)若在描绘三棱镜轮廓的过程中，放置三棱镜的位置发生了微小的平移(移至图中的虚线位置，底边仍重合)，若仍以AB为分界面，则三棱镜玻璃材料折射率的测量值________(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。 [解析]　(1)光路图如图所示。 (2)若以AB为分界面，需要测量的量为入射角θ1、折射角θ2，标注见(1)图。 (3)该三棱镜玻璃材料的折射率的计算公式为n＝eq \f(sin θ1,sin θ2)。 (4)若在描绘三棱镜轮廓的过程中，放置三棱镜的位置发生了微小的平移，仍以AB为分界面，将入射光线与AB的交点和出射光线与BC的交点连接起来，从而可知该连接线发生偏转，导致折射角变小，所以测量值比真实值大。 [答案]　(1)见解析图　(2)入射角θ1、折射角θ2　见解析图　 (3)eq \f(sin θ1,sin θ2)　(4)大于 考点二　创新拓展实验 　(2023·海南卷改编)如图所示，在用激光测玻璃砖折射率的实验中，玻璃砖与光屏P平行放置，从另一侧用激光笔以一定角度照射，此时在光屏上的S1处有激光点，移走玻璃砖，光点移到S2处。 (1)请在图中画出激光束经玻璃砖折射后完整的光路图。 (2)已经测出AB＝l1，OA＝l2，S1S2＝l3，则折射率n＝________(用l1、l2、l3表示)。 (3)若改用宽度比ab更小的玻璃砖做实验，则S1S2间的距离会________(选填“变大”“变小”或“不变”)。 [解析]　(1)光线穿过平行玻璃砖的出射光线和入射光线平行，过S1作BS2的平行线，交ad于C点，连接OC，光路图如图所示。 (2)根据几何关系可知，入射角的正弦值sin i＝eq \f(l1,\r(l12＋l22))，折射角的正弦值sin r＝eq \f(l1－l3,\r(l1－l32＋l22))，根据折射定律n＝eq \f(sin i,sin r)＝eq \f(l1\r(l1－l32＋l22),l1－l3\r(l12＋l22))。 (3)若玻璃砖的宽度变小，ad边与两条光线的交点距离变小，即BC变小，则S1S2间的距离也会变小。 [答案]　(1)见解析图 (2)eq \f(l1\r(l1－l32＋l22),l1－l3\r(l12＋l22))　(3)变小 $$