湖南省高三物理 第十二章 實驗測定玻璃的折射率課件

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1、實驗測定玻璃的折射率一、實驗目的一、實驗目的(1)測定玻璃的折射率。測定玻璃的折射率。(2)學會用插針法確定光路。學會用插針法確定光路。二、實驗原理二、實驗原理玻璃磚、白紙、木板、大頭針、玻璃磚、白紙、木板、大頭針、圖釘、量角器圖釘、量角器(或圓規(guī)或圓規(guī))、三角板、鉛筆。、三角板、鉛筆。三、實驗器材三、實驗器材四、實驗步驟四、實驗步驟(1)如圖所示，用圖釘把如圖所示，用圖釘把白紙固定在木板上。白紙固定在木板上。(2)在白紙上畫一條直線在白紙上畫一條直線aa，并取，并取aa上的一點上的一點O為為入射點，作過入射點，作過O的法線的法線NN。 (3)畫出直線畫出直線AO作為入射光線，并在作為入射光線

2、，并在AO上上插上插上P1、P2兩枚大頭針。兩枚大頭針。(4)在白紙上放上玻璃磚，使其中一個在白紙上放上玻璃磚，使其中一個長邊與直線長邊與直線aa對齊，并畫出另一條長邊的對齊，并畫出另一條長邊的對齊線對齊線bb。(5)通過玻璃磚觀察并調(diào)整視線方向，通過玻璃磚觀察并調(diào)整視線方向，使使P1的像被的像被P2擋住，然后在觀察一側(cè)插上大擋住，然后在觀察一側(cè)插上大頭針頭針P3，使，使P3同時擋住同時擋住P2、P1的像，再插上的像，再插上P4擋住擋住P3及及P2、P1的像。的像。(6)移去玻璃磚，拔去大頭針，由大頭針移去玻璃磚，拔去大頭針，由大頭針P3、P4的針孔位置確定出射光線的針孔位置確定出射光線OB及

3、出射點及出射點O，連接，連接O、O得線段得線段OO，則，則OO即玻璃磚即玻璃磚內(nèi)的折射光線。內(nèi)的折射光線。(7)用量角器測量入射角用量角器測量入射角1和折射角和折射角2，并查出其正弦值并查出其正弦值sin1和和sin2。(8)改變?nèi)肷浣?，重復實驗。記錄下每次改變?nèi)肷浣?，重復實驗。記錄下每次的入射角的入射?和折射角和折射角2。五、數(shù)據(jù)處理五、數(shù)據(jù)處理六、注意事項六、注意事項(1)玻璃磚宜適當寬些且實驗中玻璃磚玻璃磚宜適當寬些且實驗中玻璃磚的位置不要移動。用手拿玻璃磚時，只能的位置不要移動。用手拿玻璃磚時，只能接觸玻璃磚的毛面或棱，嚴禁用玻璃磚當接觸玻璃磚的毛面或棱，嚴禁用玻璃磚當尺子畫界面。尺

4、子畫界面。(2)大頭針應豎直插入，兩大頭針間距大頭針應豎直插入，兩大頭針間距離宜大些。離宜大些。(3)所選入射角不應過大，否則在另一所選入射角不應過大，否則在另一側(cè)看不清側(cè)看不清P1、P2的像；也不應過小，否則測的像；也不應過小，否則測量誤差較大。量誤差較大。(4)由于要多次改變?nèi)肷浣侵貜蛯嶒?，由于要多次改變?nèi)肷浣侵貜蛯嶒?，所以入射光線與出射光線要一一對應。所以入射光線與出射光線要一一對應。七、誤差分析七、誤差分析(1)入射光線、出射光線確定的準確性入射光線、出射光線確定的準確性造成誤差。造成誤差。(2)入射角和折射角的測量造成誤差。入射角和折射角的測量造成誤差。實驗操作原理實驗操作原理考查點

5、一考查點一例例1(2011天津高考天津高考)某同學用大某同學用大頭針、三角板、量角器等器材測半圓形頭針、三角板、量角器等器材測半圓形玻璃磚的折射率。開始玻璃磚的位置如玻璃磚的折射率。開始玻璃磚的位置如圖中實線所示，使大頭針圖中實線所示，使大頭針P1、P2與圓心與圓心O在同一直線上，該直線垂直于玻璃磚在同一直線上，該直線垂直于玻璃磚的直徑邊，然后使玻璃磚繞圓心的直徑邊，然后使玻璃磚繞圓心O緩慢緩慢轉(zhuǎn)動，同時在玻璃磚的直徑邊一側(cè)觀察轉(zhuǎn)動，同時在玻璃磚的直徑邊一側(cè)觀察P1、P2的像，的像，且且P2的像擋住的像擋住P1的像。如此觀察，當玻璃磚轉(zhuǎn)到圖中的像。如此觀察，當玻璃磚轉(zhuǎn)到圖中虛線位置時，上述現(xiàn)象

6、恰好消失。此時只須測量出虛線位置時，上述現(xiàn)象恰好消失。此時只須測量出_，即可計算出玻璃磚的折射率。請用你的測，即可計算出玻璃磚的折射率。請用你的測量量表示出折射率量量表示出折射率 n =_。例例2某同學利用某同學利用“插針法插針法”測定玻璃的折射率，所用的玻璃測定玻璃的折射率，所用的玻璃磚兩面平行。正確操作后，作出磚兩面平行。正確操作后，作出的光路圖及測出的相關(guān)角度如圖的光路圖及測出的相關(guān)角度如圖所示。所示。(1)此玻璃的折射率計算式為此玻璃的折射率計算式為n=_(用圖中用圖中的的1、2表示表示)。(2)如果有幾塊寬度大小不同的平行玻璃磚可供如果有幾塊寬度大小不同的平行玻璃磚可供選擇，為了減小

7、誤差，應選用寬度選擇，為了減小誤差，應選用寬度_(填填“大大”或或“小小”) 的玻璃磚來測量。的玻璃磚來測量。數(shù)據(jù)處理及誤差分析數(shù)據(jù)處理及誤差分析考查點二考查點二例例2某同學利用某同學利用“插針法插針法”測定玻璃的折射率，所用的玻璃測定玻璃的折射率，所用的玻璃磚兩面平行。正確操作后，作出磚兩面平行。正確操作后，作出的光路圖及測出的相關(guān)角度如圖的光路圖及測出的相關(guān)角度如圖所示。所示。(1)此玻璃的折射率計算式為此玻璃的折射率計算式為n=_(用圖中用圖中的的1、2表示表示)。(2)如果有幾塊寬度大小不同的平行玻璃磚可供如果有幾塊寬度大小不同的平行玻璃磚可供選擇，為了減小誤差，應選用寬度選擇，為了減

8、小誤差，應選用寬度_(填填“大大”或或“小小”) 的玻璃磚來測量。的玻璃磚來測量。數(shù)據(jù)處理及誤差分析數(shù)據(jù)處理及誤差分析考查點二考查點二21coscos 例例2某同學利用某同學利用“插針法插針法”測定玻璃的折射率，所用的玻璃測定玻璃的折射率，所用的玻璃磚兩面平行。正確操作后，作出磚兩面平行。正確操作后，作出的光路圖及測出的相關(guān)角度如圖的光路圖及測出的相關(guān)角度如圖所示。所示。(1)此玻璃的折射率計算式為此玻璃的折射率計算式為n=_(用圖中用圖中的的1、2表示表示)。(2)如果有幾塊寬度大小不同的平行玻璃磚可供如果有幾塊寬度大小不同的平行玻璃磚可供選擇，為了減小誤差，應選用寬度選擇，為了減小誤差，應

9、選用寬度_(填填“大大”或或“小小”) 的玻璃磚來測量。的玻璃磚來測量。數(shù)據(jù)處理及誤差分析數(shù)據(jù)處理及誤差分析考查點二考查點二21coscos 大大創(chuàng)新實驗設(shè)計創(chuàng)新實驗設(shè)計考查點三考查點三例例3學校開展研究性學習，某研究小組學校開展研究性學習，某研究小組的同學根據(jù)所學的光學知識，設(shè)計了一個測的同學根據(jù)所學的光學知識，設(shè)計了一個測量液體折射率的儀器，如圖所示。在一圓盤量液體折射率的儀器，如圖所示。在一圓盤上，過其圓心上，過其圓心O作兩條互相垂直的直徑作兩條互相垂直的直徑BC、EF，在半徑，在半徑OA上，垂直盤面插下兩枚大頭上，垂直盤面插下兩枚大頭針針P1、P2，并保持，并保持P1、P2位置不變，每

10、次測位置不變，每次測量時讓圓盤的下半部分豎直進入液體中，而量時讓圓盤的下半部分豎直進入液體中，而且總使得液面與直徑且總使得液面與直徑BC相平，相平，EF作為界面作為界面的法線，而后在圖中右上方區(qū)域觀察的法線，而后在圖中右上方區(qū)域觀察P1、P2的像，并在圓周上插上大頭針的像，并在圓周上插上大頭針P3，使，使P3正好正好擋住擋住P1、P2的像。同學們通過計算，預先在的像。同學們通過計算，預先在圓周圓周EC部分刻好了折射率的值，這樣只要根部分刻好了折射率的值，這樣只要根據(jù)據(jù)P3所插的位置，就可直接讀出液體折射率所插的位置，就可直接讀出液體折射率的值，則：的值，則：(1)若若AOF30，OP3與與OC

11、的夾角為的夾角為30，則，則P3處所對應的折射率的值為處所對應的折射率的值為_。(2)圖中圖中P3、P4兩位置兩位置_處所對應的折射處所對應的折射率值大。率值大。(3)作作AO的延長線交圓周于的延長線交圓周于K，K處所對處所對應的折射率值應為應的折射率值應為_。(1)若若AOF30，OP3與與OC的夾角為的夾角為30，則，則P3處所對應的折射率的值為處所對應的折射率的值為_。(2)圖中圖中P3、P4兩位置兩位置_處所對應的折射處所對應的折射率值大。率值大。(3)作作AO的延長線交圓周于的延長線交圓周于K，K處所對處所對應的折射率值應為應的折射率值應為_。1.73(1)若若AOF30，OP3與與

12、OC的夾角為的夾角為30，則，則P3處所對應的折射率的值為處所對應的折射率的值為_。(2)圖中圖中P3、P4兩位置兩位置_處所對應的折射處所對應的折射率值大。率值大。(3)作作AO的延長線交圓周于的延長線交圓周于K，K處所對處所對應的折射率值應為應的折射率值應為_。1.73P4(1)若若AOF30，OP3與與OC的夾角為的夾角為30，則，則P3處所對應的折射率的值為處所對應的折射率的值為_。(2)圖中圖中P3、P4兩位置兩位置_處所對應的折射處所對應的折射率值大。率值大。(3)作作AO的延長線交圓周于的延長線交圓周于K，K處所對處所對應的折射率值應為應的折射率值應為_。1.73P411.某同學

13、做某同學做“測定玻璃的折射率測定玻璃的折射率”實驗時，實驗時，用他測得的多組入射角用他測得的多組入射角1與折射角與折射角2作出作出sin1sin2圖像如圖所示。下列判斷中不正圖像如圖所示。下列判斷中不正確的是確的是()A他做實驗時，研究的是光線從空氣射他做實驗時，研究的是光線從空氣射入玻璃的折射現(xiàn)象入玻璃的折射現(xiàn)象B玻璃的折射率為玻璃的折射率為0.67C玻璃的折射率為玻璃的折射率為1.5D玻璃的臨界角的正玻璃的臨界角的正弦值為弦值為0.67練習1.某同學做某同學做“測定玻璃的折射率測定玻璃的折射率”實驗時，實驗時，用他測得的多組入射角用他測得的多組入射角1與折射角與折射角2作出作出sin1si

14、n2圖像如圖所示。下列判斷中不正圖像如圖所示。下列判斷中不正確的是確的是()A他做實驗時，研究的是光線從空氣射他做實驗時，研究的是光線從空氣射入玻璃的折射現(xiàn)象入玻璃的折射現(xiàn)象B玻璃的折射率為玻璃的折射率為0.67C玻璃的折射率為玻璃的折射率為1.5D玻璃的臨界角的正玻璃的臨界角的正弦值為弦值為0.67練習2.用兩面平行的玻璃磚測定玻璃的折射用兩面平行的玻璃磚測定玻璃的折射率的實驗中，已畫好玻璃磚界面率的實驗中，已畫好玻璃磚界面aa和和bb后，后，不慎將玻璃磚向上平移了一些，放在圖所示不慎將玻璃磚向上平移了一些，放在圖所示的位置上，而實驗中其他操作均正確，測得的位置上，而實驗中其他操作均正確，測

15、得的折射率將的折射率將()A偏大偏大B偏小偏小C不變不變D無法確定無法確定2.用兩面平行的玻璃磚測定玻璃的折射用兩面平行的玻璃磚測定玻璃的折射率的實驗中，已畫好玻璃磚界面率的實驗中，已畫好玻璃磚界面aa和和bb后，后，不慎將玻璃磚向上平移了一些，放在圖所示不慎將玻璃磚向上平移了一些，放在圖所示的位置上，而實驗中其他操作均正確，測得的位置上，而實驗中其他操作均正確，測得的折射率將的折射率將()A偏大偏大B偏小偏小C不變不變D無法確定無法確定3.某同學用插針法測定玻璃磚的折射率，某同學用插針法測定玻璃磚的折射率，他的實驗方法和操作步驟正確無誤，但他處他的實驗方法和操作步驟正確無誤，但他處理實驗記錄

16、時發(fā)現(xiàn)玻璃磚的兩個光學面理實驗記錄時發(fā)現(xiàn)玻璃磚的兩個光學面aa與與bb不平行，如圖所示，則不平行，如圖所示，則()AAO與與OB兩條直線平行兩條直線平行BAO與與OB兩條直線不平行兩條直線不平行C他測出的折射率他測出的折射率偏大偏大D他測出的折射率他測出的折射率不受影響不受影響3.某同學用插針法測定玻璃磚的折射率，某同學用插針法測定玻璃磚的折射率，他的實驗方法和操作步驟正確無誤，但他處他的實驗方法和操作步驟正確無誤，但他處理實驗記錄時發(fā)現(xiàn)玻璃磚的兩個光學面理實驗記錄時發(fā)現(xiàn)玻璃磚的兩個光學面aa與與bb不平行，如圖所示，則不平行，如圖所示，則()AAO與與OB兩條直線平行兩條直線平行BAO與與O

17、B兩條直線不平行兩條直線不平行C他測出的折射率他測出的折射率偏大偏大D他測出的折射率他測出的折射率不受影響不受影響4在用插針法測定玻璃的折射率的實驗中，在用插針法測定玻璃的折射率的實驗中，某同學操作步驟如下：某同學操作步驟如下：用圖釘將記錄光路的白紙固定在平板上；用圖釘將記錄光路的白紙固定在平板上；手拿玻璃磚的毛面或棱，將其輕放在白紙上；手拿玻璃磚的毛面或棱，將其輕放在白紙上；用鉛筆環(huán)繞玻璃磚畫出邊界用鉛筆環(huán)繞玻璃磚畫出邊界aa和和bb；在在aa上選擇一點上選擇一點O，作為不同入射角的入射，作為不同入射角的入射光線的共同入射點，畫出入射角光線的共同入射點，畫出入射角1分別為分別為0、30、45

18、的入射光線；的入射光線；用用“插針法插針法”分別得到各條入射光線的出射分別得到各條入射光線的出射光線，觀察時著重看大頭針針帽是否在一條直線上，光線，觀察時著重看大頭針針帽是否在一條直線上，取下玻璃磚、大頭針，連接各針孔，發(fā)現(xiàn)所畫折射取下玻璃磚、大頭針，連接各針孔，發(fā)現(xiàn)所畫折射光線中有兩條相交，量出各個折射角光線中有兩條相交，量出各個折射角2；按公式分別計算按公式分別計算 ，取三個值的算術(shù)，取三個值的算術(shù)平均值。平均值。(1)以上步驟中有錯誤或不妥之處的是以上步驟中有錯誤或不妥之處的是_；(2)應改正為應改正為_。21sinsin 按公式分別計算按公式分別計算 ，取三個值的算術(shù)，取三個值的算術(shù)平

19、均值。平均值。(1)以上步驟中有錯誤或不妥之處的是以上步驟中有錯誤或不妥之處的是_；(2)應改正為應改正為_。 21sinsin 按公式分別計算按公式分別計算 ，取三個值的算術(shù)，取三個值的算術(shù)平均值。平均值。(1)以上步驟中有錯誤或不妥之處的是以上步驟中有錯誤或不妥之處的是_；(2)應改正為應改正為_。 玻璃磚的一邊與其重合，再使直尺與玻璃磚的界玻璃磚的一邊與其重合，再使直尺與玻璃磚的界面對齊，移開玻璃磚后再畫邊界線；中入射角面對齊，移開玻璃磚后再畫邊界線；中入射角要取要取0以外的三組數(shù)據(jù)；中大頭針要豎直插以外的三組數(shù)據(jù)；中大頭針要豎直插牢，觀察時看針腳是否在同一條直線上。牢，觀察時看針腳是否

20、在同一條直線上。中應先畫出一條直線，把中應先畫出一條直線，把21sinsin 5.如圖所示，畫有直角坐標系如圖所示，畫有直角坐標系xOy的白紙的白紙位于水平桌面上。位于水平桌面上。M是放在白紙上的半圓形玻是放在白紙上的半圓形玻璃磚，其底面的圓心在坐標原點，直邊與璃磚，其底面的圓心在坐標原點，直邊與x軸軸重合。重合。OA是畫在紙上的直線，是畫在紙上的直線，P1、P2為豎直地為豎直地插在直線插在直線OA上的兩枚大頭針，上的兩枚大頭針，P3是豎直地插是豎直地插在紙上的第三枚大頭針，在紙上的第三枚大頭針，1是直線是直線OA與與y軸正軸正方向的夾角，方向的夾角，2是直線是直線OP3與與y軸負方向的夾角。

21、只要直線軸負方向的夾角。只要直線OA畫得合適，且畫得合適，且P3的位置取的位置取得正確，測出角得正確，測出角1和和2，便，便可求得玻璃的折射率?？汕蟮貌ＡУ恼凵渎省Ｄ硨W生在用上述方法測量玻璃的折射率時，在他畫出某學生在用上述方法測量玻璃的折射率時，在他畫出的直線的直線OA上豎直地插上了上豎直地插上了P1、P2兩枚大頭針，但在兩枚大頭針，但在y0的區(qū)域內(nèi)，不管眼睛放在何處，都無法透過玻璃的區(qū)域內(nèi)，不管眼睛放在何處，都無法透過玻璃磚看到磚看到P1、P2的像，他應采取的措施是的像，他應采取的措施是_。若他已透過玻璃磚看到。若他已透過玻璃磚看到P1、P2的的像，確定像，確定P3位置的方法是位置的方法是

22、_。若他已正確地測得了。若他已正確地測得了1、2的值，則的值，則玻璃的折射率玻璃的折射率n=_。靠近靠近y軸正方向的直線軸正方向的直線OA，把大頭針，把大頭針P1、P2豎直地豎直地插在所畫的直線上，直到在插在所畫的直線上，直到在y0區(qū)域透過玻璃磚能區(qū)域透過玻璃磚能看到看到P1、P2的像的像 另畫一條更另畫一條更某學生在用上述方法測量玻璃的折射率時，在他畫出某學生在用上述方法測量玻璃的折射率時，在他畫出的直線的直線OA上豎直地插上了上豎直地插上了P1、P2兩枚大頭針，但在兩枚大頭針，但在y0的區(qū)域內(nèi)，不管眼睛放在何處，都無法透過玻璃的區(qū)域內(nèi)，不管眼睛放在何處，都無法透過玻璃磚看到磚看到P1、P2

23、的像，他應采取的措施是的像，他應采取的措施是_。若他已透過玻璃磚看到。若他已透過玻璃磚看到P1、P2的的像，確定像，確定P3位置的方法是位置的方法是_。若他已正確地測得了。若他已正確地測得了1、2的值，則的值，則玻璃的折射率玻璃的折射率n=_?？拷拷鼀軸正方向的直線軸正方向的直線OA，把大頭針，把大頭針P1、P2豎直地豎直地插在所畫的直線上，直到在插在所畫的直線上，直到在y0區(qū)域透過玻璃磚能區(qū)域透過玻璃磚能看到看到P1、P2的像的像 另畫一條更另畫一條更插上插上P3后，后，P3剛好擋住剛好擋住P1、P2的像的像某學生在用上述方法測量玻璃的折射率時，在他畫出某學生在用上述方法測量玻璃的折射率時

24、，在他畫出的直線的直線OA上豎直地插上了上豎直地插上了P1、P2兩枚大頭針，但在兩枚大頭針，但在y0的區(qū)域內(nèi)，不管眼睛放在何處，都無法透過玻璃的區(qū)域內(nèi)，不管眼睛放在何處，都無法透過玻璃磚看到磚看到P1、P2的像，他應采取的措施是的像，他應采取的措施是_。若他已透過玻璃磚看到。若他已透過玻璃磚看到P1、P2的的像，確定像，確定P3位置的方法是位置的方法是_。若他已正確地測得了。若他已正確地測得了1、2的值，則的值，則玻璃的折射率玻璃的折射率n=_。某學生在用上述方法測量玻璃的折射率時，在他畫出某學生在用上述方法測量玻璃的折射率時，在他畫出的直線的直線OA上豎直地插上了上豎直地插上了P1、P2兩枚

25、大頭針，但在兩枚大頭針，但在y0的區(qū)域內(nèi)，不管眼睛放在何處，都無法透過玻璃的區(qū)域內(nèi)，不管眼睛放在何處，都無法透過玻璃磚看到磚看到P1、P2的像，他應采取的措施是的像，他應采取的措施是_。若他已透過玻璃磚看到。若他已透過玻璃磚看到P1、P2的的像，確定像，確定P3位置的方法是位置的方法是_。若他已正確地測得了。若他已正確地測得了1、2的值，則的值，則玻璃的折射率玻璃的折射率n=_?？拷拷鼀軸正方向的直線軸正方向的直線OA，把大頭針，把大頭針P1、P2豎直地豎直地插在所畫的直線上，直到在插在所畫的直線上，直到在y0區(qū)域透過玻璃磚能區(qū)域透過玻璃磚能看到看到P1、P2的像的像 另畫一條更另畫一條更插

26、上插上P3后，后，P3剛好擋住剛好擋住P1、P2的像的像12sinsin 6.測定玻璃等腰直角三棱鏡折射率的實測定玻璃等腰直角三棱鏡折射率的實驗，先在白紙上放好三棱鏡，在棱鏡的一側(cè)插驗，先在白紙上放好三棱鏡，在棱鏡的一側(cè)插上兩枚大頭針上兩枚大頭針P1和和P2，然后在棱鏡的另一側(cè)觀，然后在棱鏡的另一側(cè)觀察，調(diào)整視線使察，調(diào)整視線使P1的像被的像被P2的像擋住，接著在的像擋住，接著在眼睛所在的一側(cè)插兩枚大頭針眼睛所在的一側(cè)插兩枚大頭針P3、P4，使，使P3擋擋住住P1、P2的像，的像，P4擋住擋住P3和和P1、P2的像，在紙的像，在紙上標出的大頭針的位置上標出的大頭針的位置和三棱鏡輪廓如圖所示。和

27、三棱鏡輪廓如圖所示。(1)通過作圖，畫出通過作圖，畫出通過通過P1、P2的入射光線的入射光線在棱鏡中的折射光線；在棱鏡中的折射光線；(2)如果測得該棱鏡如果測得該棱鏡的折射率為的折射率為1.5，則垂直，則垂直于于AB邊入射的光線能否從邊入射的光線能否從BC邊或邊或AC邊射出邊射出_(選填選填“能能”或或“不能不能”)。(1)通過作圖，畫出通過作圖，畫出通過通過P1、P2的入射光線的入射光線在棱鏡中的折射光線；在棱鏡中的折射光線；(2)如果測得該棱鏡如果測得該棱鏡的折射率為的折射率為1.5，則垂直，則垂直于于AB邊入射的光線能否從邊入射的光線能否從BC邊或邊或AC邊射出邊射出_(選填選填“能能”或或“不能不能”)。不能不能