4.2 实验：测定玻璃的折射率 课件-2025-2026学年高二上学期物理教科版（2019）选择性必修第一册

第四章 光及其应用 4.2实验：测定玻璃的折射率 1 学习目标 1．知道测定玻璃折射率的原理、方法和步骤； 2.通过实验操作，掌握用插针法测定玻璃的折射率的实验过程和方法； 3.会用计算法、图像法和单位圆法处理实验数据，能分析实验误差产生的原因。 实验目的：测定玻璃的折射率 实验原理：定义用插针法确定光路，根据折射定律计算出玻璃的折射率 n= 实验器材： 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 铅笔 实验步骤： 1.固定：用图钉将白纸固定在木板上 2.画 画出界面线aa′、法线NN′和入射光线AO 放好玻璃砖，使上边与aa′重合，画下界面bb′ 两界面 法线 入射光线 b b′ N N ′ a a′ O A O A 3.插针 （1）在OA上竖直插上P1、P2 （2）透过玻璃砖观P1、P2的像调整视线直到P2的像挡住P1的像。 （3）观察者一侧竖直插P3、P4，使P3挡住P1、P2 的像，P4挡住P3本身和P1、P2 的像，记下P3、P4的位置。 4.做光路图，算n （1）作图确定出射光线O′B，出射点O′ （2）连接入射点O与出射点O′做折射光线OO′ r i O′ P1 P2 P3 P4 B 注意事项： 1.入射角要适当大些但不能太大。(20 ° ～70°之间为宜) 2.大头针的间距要稍微大些。 3.玻璃砖与所画的边界对齐 4. 玻璃砖不能用来代替直尺划线，手不能触摸玻璃砖的光学面。 数据处理： 1.平均值法 由n= 计算出不同入射角时的n1、n2、n3，求出平均值 次数 i sini r sinr n 1 30° 0.500 20.9° 0.357 1.40 1.40 2 45° 0.707 30.5° 0.508 1.39 3 60° 0.866 38.0° 0.616 1.41 2：图像法 作出sini－sinr的图象，斜率k=n O A r i O′ P1 P2 P3 P4 B 数据处理： 3.画圆法 （1）以O为圆心画圆，与入射光线、折射光线分别交于C、E点 （2）过C、E点分别作法线的垂线，垂足分别为D、F， （3）测量出CD和EF的长度， 玻璃的折射率n= D E F C 误差分析： 1.玻璃整体上、下平移 i测=i真 n测=n真 r测=r真 2.平行边界画得比玻璃砖宽 i测=i真 n测<n真 r测>r真 a a′ b b′ 真实光路 a a′ b b′ 真实光路 误差分析： 3.所画边界aa′与bb′不平行 例：图示情况 i测=i真 n测>n真 r测<r真 a a′ b b′ 真实光路 a a′ b b′ ° 4.所画法线与边界不垂直 例：图示情况 i测=i真+θ r测=r真+θ n测<n真 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P4的位置，请将光路图补充完整，并在图中标出需要测量的量，则玻璃砖的折射率可表示为n＝        .(用图中标出的测量量表示) 例2：在“测定玻璃的折射率”实验中： (1)为了取得较好的实验效果，其中正确的是        . A.必须选用上下表面平行的玻璃砖 B.选择的入射角应尽量小些 C.大头针应垂直地插在纸面上 D.大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些 (2)甲同学在画界面时，不小心将两界面aa′和bb′间距画得比玻璃砖宽度大些，如图所示，则他测得的折射率        (选填“偏大”“偏小”或“不变”). (3)乙同学在量入射角和折射角时，由于没有量角器，在完成了光路图以后，以O点为圆心，OA为半径画圆，交OO′延长线于C点，过A点和C点作垂直法线的直线分别交法线于B点和D点，如图所示，则他只需要测量        ，就可求出玻璃的折射率n＝        . 课堂小结 测定玻璃的折射率 实验原理 实验器材 操作步骤 4根大头针的插法 折射光线的确定 n＝ 数据处理 计算法、图像法、单位圆法 注意事项 入射角适当大些，大头针间距、 离入射点距离稍大些 谢谢！ $$