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选择性必修第一册

null用量角器量出入射角二的大小，测出入射角I为46度并记录下来。再用量角器量出折射角R的大小，测出折射角R为29度并记录下来。接下来我们改变入射光线的方向，重复实验，算出不同入射角及折射角大小并记录下来。在该实验中，我们利用折射率公式计算出玻璃的折射率，取其平均值即得出该玻璃的折射率为1.54。 你已经知道了折射率的定义式，显然要测量介质的折射率，只需要测定光在两种介质中的入射角和折射角就可以了。你可能会想到用激光作为光源才能看到比较清晰的光路，然后再测定入射角和折射角。这个视频我要给你讲的实验，不用激光光源来测定玻璃的折射率，以玻璃砖为测量对象。先把白纸用图钉钉在木板上，在白纸上画一条直线AA撇作为分界面，在同一点画一条入射光线与分界面浇油点，在AO线段上竖直的插上两枚大头针P1P2。把玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边跟分界面对齐，并画出玻璃砖的另一个长边B1B撇在玻璃砖的BB撇一侧，用眼睛观察调整实线，要找到P2能挡住P1的位置，这就说明这两个针和眼睛在同一条光路上。在玻璃砖的BB撇一侧竖直的插上大头针P3，使P3能挡住P1和P2的像，在竖直的插上大头针P4，使P4能挡住P3和P1P2的像。从整体来看，这四根针就都位于同一条光路了。记下P3MP4的位置，移去玻璃砖和大头针或P3MP4引直线与BB撇交于O撇点这一条直线即为O撇。B光在玻璃砖内的光路就是OO撇。针对分界面A一撇来说，这是入射光，而它是折射光。光点画出法线，这个角是入射角，这个角是折射角。用量角器量出I和R的度数，从三角函数表中查出他们的正弦值，记入表格里。用以上方法分别求出入射角是30度、40度、50度、60度时与其对应的折射角，并查出他们的正弦值。利用折射率的定义式算出折射率，求出平均值就是玻璃的折射率了。有一点需要你注意，在做这个实验的时候，不能用手直接拿玻璃砖的光截面，不然会使它变脏，影响测量结果。也不能直接把玻璃砖当尺子画BB撇的边界线，这样也会弄脏光洁面，甚至造成玻璃砖的破损。好了，这个视频我跟你讲了，测定玻璃的折射率，这是用插针的方法，用四根针依次挡住前一根针的像，从而确定了4根针位于同一条公路上。通过这两个真来确定最后的出射光线，入射光线和出射光线确定了，那么光在玻璃里折射光线的光路也就确定了。再用量角器测出入射角和折射角，最后利用公式算出折射率就搞定了。另外实验的时候注意不要损坏玻璃砖。怎么样都明白了吗？明白了就赶快刷题去吧。 首先，我们把白纸用图钉固定在木板上。在白纸上画一条直线AA撇作为界面。AA撇上一点O作垂直于AA撇的直线，NN撇作为法线。过O点画一条入射光线AO。在AO线上竖直地插两枚大头针P1P2，在白纸上放上背侧玻璃砖，使玻璃砖的一个面与AA撇重合，沿玻璃砖的另一侧面画一条直线BB撇。眼镜在BB撇一侧，透过玻璃砖观察大头针位置，并调整视线方向是P1的相对P2的像挡。 知道测定玻璃折射率的原理、方法和步骤。 02 01 重点 会用计算法、图像法和单位圆法处理数据，能分析实验误差产生的原因。 03 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。 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？ 公司logo 公司logo 情境导入 一、实验原理 用“插针法”确定光路，找出入射光线及相应的出射光线，画出玻璃砖中对应的折射光线，用量角器分别测出入射角i和折射角r，根据折射定律便可求出玻璃的折射率。 n= 公司logo 公司logo 核心知识 二、实验器材 梯形玻璃砖 长方形玻璃砖 大头针 图钉 白纸 直尺、量角器 木板 公司logo 公司logo 核心知识 1.铺开白纸，将白纸用图钉固定在木板上；如图所示，先在白纸上画一条直线EE′，代表两种介质的分界面；再画出一直线段AB代表入射光线；然后画出分界面上B点处的法线NN′ 2.把矩形玻璃砖放在白纸上，使它的一条长边与EE′对齐，用直尺轻靠在玻璃砖的另一长边，按住直尺不动，将玻璃砖取下，画出直线FF′代表玻璃砖的另一边。 三、操作步骤 公司logo 公司logo 核心知识 3.在直线AB上竖直地插上两枚大头针G1、G2，放回玻璃砖，然后透过玻璃砖观察大头针G1、G2的像，调整视线方向，直到G1的像被G2的像挡住。 E E′ A B N N′ F′ F G1 G2 公司logo 公司logo 核心知识 4.再在观察的这一侧先后竖直地插上两枚大头针G3、G4，用G3挡住G1、G2的像，再用G4挡住G3以及G1、G2的像。 E E′ A B N N′ F′ F G1 G2 G3 G4 C D i r 公司logo 公司logo 核心知识 5.移去大头针和玻璃砖，过G3、G4的插点画直线CD，与FF'相交于C点，直线CD就表示沿直线AB入射的光线透过玻璃砖后的出射光线。连接BC，BC就是折射光线在玻璃砖内的路径。 6.用量角器量出入射角i和折射角r。改变入射角i的数值，多次实验，例如入射角i取15°、30°、45°、60°、75°等。 公司logo 公司logo 核心知识 1.计算法：通过测量入射角和折射角，查数学用表，得出入射角和折射角的正弦值，再代入中求出多次不同入射角时n的值，然后取其平均值，即为玻璃砖的折射率。 四、数据处理 公司logo 公司logo 核心知识 2.图像法：求出多组对应的入射角与折射角的正弦值，作出sin i－sin r图像，由n＝ 可知，图像应为直线，如图所示，其斜率为折射率。 公司logo 公司logo 核心知识 3.单位圆法 (1)以入射点O为圆心，以一定长度R为半径画圆，交入射光线OA于G点，交折射光线OO'于G'点，过G作NN'的垂线GH，过G'作NN'的垂线G'H'，如图所示。 (2)由图中关系sin i=，sin r=，OG=OG'=R 则n==，只要用刻度尺测出GH、G'H'的 长度就可以求出n。 在没有量角器的情况下，可以用单位圆法。 公司logo 公司logo 核心知识 1.玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5 cm以上。 2.在实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。 3.手不能触摸玻璃砖的光洁面，更不能把玻璃砖界面当尺子。 4.尽可能将大头针竖直插在纸上， 且大头针之间及大头针与光线 转折点之间的距离要稍大一些。 5.入射角i应适当大一些，以减小 测量角度的误差，但不宜太大。 六、注意事项 公司logo 公司logo 核心知识 公司logo 公司logo 核心知识 1.(2024·乐山市高二期末)在“测量玻璃折射率”的实验中，某同学使用平行玻璃砖，操作正确后得到了图甲所示的实验光路图及相关角度。 (1)如果有多块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选择宽度　　(选填“大”或“小”)的玻璃砖进行实验；  大 (2)操作过程中为得到更好的实验效果，下列操作中正确的是　　；  A.入射角应选择尽量小些 B.大头针插在纸面上时可以不与纸面垂直 C.大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些 D.改变入射角的大小，多做几次实验 CD 例题 (3)此玻璃砖的折射率计算式为n=　　　(用图中的θ1、θ2表示)；  　 (4)若该同学画玻璃砖的界面时，不小心将两界面aa'、bb'间距画得比玻璃砖实际宽度大些，如图乙所示，则他所测得的折射率　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。  偏小 例题 (1)为了减小实验的误差，应选用宽度较大的玻璃砖来测量。 (2)为了减小测量的相对误差，选择的入射角应尽量大些，故A错误； 为了准确确定入射光线和折射光线，大头针应垂直地插在纸面上，故B错误；为了减小角度引起的误差，大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些，故C正确；改变入射角的大小，多做几次实验，能更好的得到实验结论，故D正确。 例题 (4)作出光路图，如图所示实线是真实的光路图，虚线是玻璃砖宽度画大后的光路图，由图看出，在这种情况测得的入射角不受影响，但测得的折射角比真实的折射角偏大，根据折射定律n=可知，测得的折射率偏小。 (3)此玻璃砖的折射率计算式为n== 例题 2.(2024·达州市高二期末)某小组做测定玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规，笔，白纸。 (1)下列措施能够提高实验准确程度的是　 。  A.选用两光学表面间距小的玻璃砖 B.选用两光学表面平行的玻璃砖 C.插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离适当大些 D.选用粗的大头针完成实验 C 例题 (2)该小组用同一套器材完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如图所示，其中操作正确的实验记录是　　。  D (3)该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于A、B点，再过A、B点作法线NN'的垂线，垂足分别为C、D点，如图所示，则玻璃的折射率n=　　(用图中线段的字母表示)。 例题 (1)采用插针法测定光的折射率的时候，应选定光学表面间距大一些的玻璃砖，这样光路图会更加清晰，减小误差，同时两枚大头针的距离适当大一些，可以使角度测量的误差更小，故A错误，C正确；光学表面是否平行不影响该实验的准确度，故B错误；应选用细一点的大头针，故D错误。 (2)根据光的折射定律可知当选用平行的玻璃砖时出射光和入射光应是平行光，又因为发生了折射，因此出射光的出射点应相比入射光的延长线向左平移，由图像可知，故选D。 (3)由折射定律可知折射率n=，sin∠AOC=，sin∠BOD=，联立解得n=。 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 课堂小结 本课结束 Keep Thinking! $今天为大家示范的实验室测定玻璃的折射率。我们将一根橡胶棒放入盛有水的烧杯。中观察现象。从以上现象中我们发现光从一种介质斜射入另一种介质时会发生折射现象。那么不同的介质对光的折射能力是否相同呢？本次实验我们将通过以下几个环节来进行，一、用插针法找出入射光线及对应的出射光线。2、确定玻璃中的折射光线。三测量出入射角和折射角的大小，算出玻璃折射率。四改变入射角大小，重复上述实验。在实验中我们。需要用到以下实验器材，矩形玻璃砖、刻度尺、量角器、第400纸、大头针、图钉、木板、描线笔。首先，我们把白纸用图钉固定。在木板上。在白纸上画一条直线AA撇作为界面。AA撇上一点O作垂直于AA撇的直线，MN撇作为法线。过O点画一条。入射光线AO。在AO线上竖直地插两枚大头针P1P2，在白纸上放上背侧玻璃砖，使玻璃砖的一个面与AA撇重合，沿玻璃砖的另一侧面画一条直线对瞥。眼镜在BB撇一侧，透过玻璃砖观察大头针位置并调整视线方向，是P1的像被P2的像挡住。然后在BB撇一侧插上大头针P3，使P3挡住P1P2的像。同样在玻璃砖BB撇一侧再插上P4。是P4挡住P3和P1P2的像，移去玻璃砖，拔去大头针，过P3P4做一条直线，BO撇交BB撇。于O撇点。连接O. O瞥。OO撇，就是入射光线AO在玻璃砖内的折射光线，并标出入射角I即折射角2。用量角器量出入射角二的大小，测出入射角I为46度并记录下来。再用量角器量出折射角R的大小，测出折射角R为29度并记录下来。接下来我们改变入射光线的方向，重复实验，算出不同入射角及折射角大小并记录下来。在该实验中，我们利用折射率公式计算出玻璃的折射率，取其平均值，即得出该玻璃的折射率为1.54。本次实验注意事项，一、玻璃砖应选择宽度较大的，以减小误差。2、不能把玻璃砖界面当尺子划界线，以免损坏玻璃砖的光学表面。3、放置的玻璃砖不要随便移动，以免造成实验误差。4、大头针应垂直的插在纸上，同侧两针之间的距离要稍大些，实验结束后将实验器材整理好。