实验1 测定玻璃的折射率（课件）-【上好课】2024-2025学年高二物理同步精品课堂（人教版2019选择性必修第一册）

第四章：实验1 测定玻璃的折射率 高中物理选择性必修第一册 主讲老师：陈庆威 目录 CONTENT 高中物理选择性必修第一册 实验思路 实验过程 数据处理 例题精选 新课引入 01. 高中物理选择性必修第一册 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？ 实验思路 第一部分 实验目的与原理 01. 高中物理选择性必修第一册 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θ1和折射角θ2，根据折射定律计算出玻璃的折射率 一、实验目的 测定玻璃的折射率。 实验器材 02. 高中物理选择性必修第一册 长方形玻璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器、三角板(或直尺)、铅笔。 实验过程 第二部分 实验步骤 01. 高中物理选择性必修第一册 1.铺纸（将白纸用图钉固定在木板上）； 2.在白纸上画一条线a作为界面，过a上的一点O（作为入射点）画法线NN′，并画AO作为入射光线； 3.把玻璃砖放在白纸上，使它的一边与a对齐（确保O为实际入射点） ，确定玻璃砖的另一界面a′（确保出射点准确） ； 高中物理选择性必修第一册 实验步骤 02. 4.在直线AO上竖直插大头针A、B，透过玻璃砖观察大头针A、B的像，调整视线让B挡住A的像。再在另一侧竖直插上两枚大头针C、D，使C挡住A、B的像，D挡住C和B、A的像，记下C和D位置； 5.移去大头针和玻璃砖，过C、D所在处作直线DC与a′交于O′（作为实际出射点），直线O′D代表沿AO方向的入射光通过玻璃砖后的传播方向； 高中物理选择性必修第一册 6.连接OO′，入射角1=∠AON ，折射角2＝ ∠N′OO′，用量角器量出入射角和折射角，求出对应的正弦值，记录在表格中； 7.用上述方法求出入射角分别为300、450、600时的折射角，查出它们的正弦值，填入表格中； 8.算出不同入射角时的入射角与折射角的正弦比值，最后求出几次实验的平均值为折射率. 实验步骤 03. 数据处理 第三部分 高中物理选择性必修第一册 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。 01. 数据处理方法1——平均值法 还有比以上方法更科学的方法吗？ 高中物理选择性必修第一册 02. 数据处理方法2——图像法 根据折射定律可得n ＝ 。因此有sin r ＝ sin i。 根据所量得的角度的正弦值作出sin r－sin i图像，如图所示，则图线的斜率的倒数即为折射率。这样可以减小误差。 设斜率为k，则k＝，所以n＝ 高中物理选择性必修第一册 03. 数据处理方法3——画圆法 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，与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sin i＝，sin r ＝ 而CO ＝ DO，所以折射率：n1 ＝ ＝ 重复以上实验，求得各次折射率计算值，然后求其平均值即为玻璃砖折射率的测量值。 注意事项 04. 高中物理选择性必修第一册 1.实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且A和B之间，B与O点之间，C与D之间，C与O′点之间距离要稍大一些。 2.入射角θ1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。 3.操作中手不能触摸玻璃砖的光洁面。更不能把玻璃砖界面当尺子画界线。 4.在实验过程中，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5 cm以上。宽度太小，测量误差较大。 误差分析 05. 高中物理选择性必修第一册 1.入射光线和出射光线确定得不够精确，因此要求插大头针时，两大头针间距应适当大一些。 2.入射角和折射角的测量造成误差，故入射角应适当大些，以减小测量的相对误差。 实验视频 01. 高中物理选择性必修第一册 例题精讲 第四部分 例题精选 01. 高中物理选择性必修第一册 【例题1】某同学用“插针法”测量平行玻璃砖的折射率。如图所示，直线与之间的距离等于玻璃砖的厚度，a、b、c、d为大头针的位置，下列说法中正确的是（　　） A．该同学在插大头针c时，只要使其挡住b的像即可 B．入射角较大时光会在玻璃砖下表面可能发生全反射 C．若实验时玻璃砖向上平移微小距离，结果不受影响 D．“插针法”实验只能用来测量平行玻璃砖的折射率 【参考答案】C 高中物理选择性必修第一册 例题精选 02. 【例题2】某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率,实验后留下的痕迹如图所示,设AB的长度为l1,AO的长度为l2,CD的长度为l3,DO的长度为l4,为较方便地表示出玻璃砖的折射率,只需用刻度尺测量________和________(均选填“l1”“l2” “l3”或“l4”), 则玻璃砖的折射率可表示为___。  【参考答案】 高中物理选择性必修第一册 例题精选 03. 【例题2】某实验小组用插针法测量玻璃的折射率。 (1)为测量玻璃的折射率，按图甲进行实验，以下表述正确的是（    ） A．用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线a和 B．在玻璃砖一侧插上大头针、，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使把挡住，这样就可以确定入射光线和入射点。然后在另一侧透过玻璃砖观察，插上大头针，使挡住、的像，再插上大头针，使它把、的像及都挡住，这样就可以确定出射光线和出射点 C．实验时入射角应尽量小一些，以减小实验误差 高中物理选择性必修第一册 例题精选 04. (2)乙同学在画完边界时，不小心将玻璃砖向上平移了一小段距离，然后画出下边界，导致两边界间距略小于玻璃砖宽度，如图乙所示，则他测得的折射率与真实值相比 （选填“偏大”、“偏小”、“不变”或“无法确定”）。 (3)丙同学根据测出的入射角与折射角，画出相应正弦值的图像如图丙所示，由图像可知玻璃砖的折射率是 。 【参考答案】(1)B (2)偏大 (3)1.5 高中物理选择性必修第一册 例题精选 05. 【解析】（1）A．要先画好界线和法线，用玻璃砖的一边对准界线后用三角板轻贴玻璃砖的另一边，移去玻璃砖后再画出另外一条界线。故A错误； B．由于光沿直线传播，所以两个图钉挡住即表示一条光线。故B正确； C．为了便于入射角与折射角的测量，入射角应尽量大些。故C错误。 故选B。 高中物理选择性必修第一册 例题精选 06. （2）在实验过程中，画出界面a后，不小心将玻璃砖向上平移了一些，导致界面a′画到图中虚线位置，而在作光路图时界面a仍为开始所画的，实际光线如图中的所示，而作图光线如图中OQ所示，导致折射角偏小，所测得的折射率偏大。 （3）根据 结合图像，可得   THANKS cqw (c) - Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$