（课标通用版）2020版高考物理总复习第十四章03第3讲光的折射全反射（实验_测定玻璃的折射率）课件.pptx

第3讲光的折射全反射（实验：测定下班的折射率）,一光的折射与折射率,二全反射,三光的色散、棱镜,基础过关,考点一折射定律折射率,考点二全反射现象,考点三光的色散,考点突破,考点四实验：测定玻璃的折射率,基础过关,一、光的折射与折射率1.折射现象:光从一种介质进入另一种介质时,在界面上光路发生改变的现象。2.折射定律:折射光线与入射光线、法线在同一平面内,折射光线与入射光线分别位于法线的两侧;入射角的正弦与折射角的正弦成正比,即n12=。,3.折射率(1)定义:光从真空射入某种介质发生折射时,入射角1的正弦与折射角2的正弦之比,叫做这种介质的折射率。(2)表达式n=。(3)决定因素:由介质本身及光的频率共同决定。,(4)折射率与光速的关系介质的折射率等于光在真空中的速度与在该介质中的速度之比,即n=。(5)光疏介质与光密介质两种介质相比较,折射率大的介质叫光密介质,折射率小的介质叫光疏介质。,3.临界角:折射角等于90时的入射角。若光从光密介质(折射率为n)射向真空或空气时,发生全反射的临界角为C,则sinC=。,二、全反射1.定义:光从光密介质射向光疏介质,当入射角增大到某一角度时,折射光线将消失,只剩下反射光线的现象。2.条件(1)光从光密介质射向光疏介质。(2)入射角大于等于临界角。,三、光的色散、棱镜1.光的色散(1)现象:含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫做光的色散,如图所示,光谱中红光在最上端,紫光在最下端,中间是橙、黄、绿、青、蓝等色光。,(2)成因:由于n红nb,解析由图可知b光偏折程度大,则nab,B项正确。,考点四实验:测定玻璃的折射率,1.测定玻璃的折射率。2.学会用插针法确定光路。二、实验原理如图所示,当光线AO以一定的入射角1穿过两面平行的玻璃砖时,通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光线OB,从而确定折射光线OO和折射角2,再根据n=或n=算出玻璃的折射率。,一、实验目的,三、实验器材玻璃砖、白纸、木板、大头针(四枚)、图钉(四枚)、量角器(或圆规)、三角板(或直尺)、铅笔。,四、实验步骤1.首先把白纸铺在木板上并用图钉将白纸固定;2.在白纸上画一直线aa作为界面,过aa上的一点O画出界面的法线NN,并画一条线段AO作为入射光线。3.把长方体玻璃砖放在白纸上,并使其长边与aa重合,再用直尺画出玻璃砖的另一边bb。4.在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2。,5.从玻璃砖bb一侧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的像挡住。再在bb一侧插上两枚大头针P3、P4,使P3能挡住P1、P2的像,P4能挡住P3本身及P1、P2的像。6.移去玻璃砖,在拔掉P1、P2、P3、P4四枚大头针的同时分别记下它们的位置,过P3、P4作直线OB交bb于O。连接O、O,OO就是玻璃砖内折射光线的径迹。AON为入射角,OON为折射角。,7.改变入射角,重复实验。,五、数据处理1.计算法用量角器测量入射角1和折射角2,并查出其正弦值sin1和sin2。算出不同入射角时的值,并取平均值。,2.作sin1-sin2图像改变不同的入射角1,测出不同的折射角2,作sin1-sin2图像,由n=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sin1、sin2,计算折射率n以入射点O为圆心,以一定长度R为半径画圆,交入射光线AO于P点,交折射光线OO于Q点,过P作CD的垂线PN,过Q作CD的垂线QN,如图所示,则sin1=,sin2=,又OP=OQ=R,则n=,只要用刻度尺测出PN、QN的长度就可以求出n。,六、注意事项1.实验时,应尽可能将大头针竖直插在纸上,且P1和P2之间、P3和P4之间、P2与O、P3与O之间距离要稍大一些。2.入射角1不宜太大(接近90),也不宜太小(接近0)。太大:反射光较强,折射光较弱;太小:入射角、折射角测量的误差较大。3.操作时,手不能触摸玻璃砖的光洁光学面,更不能把玻璃砖界面当尺子画边界线。4.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5cm以上,若宽度太小,则测量误差较大。,七、误差分析1.入射光线、出射光线确定的准确性造成误差,故入射侧、出射侧所插两枚大头针间距应大一些。2.入射角和折射角的测量造成误差,故入射角应适当大些,以减小测量误差。,1.如图甲所示,在测量玻璃折射率的实验中,两位同学先在白纸上放好截面是正三角形ABC的三棱镜,并确定AB和AC界面的位置。然后在棱镜的左侧画出一条直线,并在线上竖直插上两枚大头针P1和P2,再从棱镜的右侧观察P1和P2的像。甲,(1)此后正确的操作步骤是。A.插上大头针P3,使P3挡住P2的像B.插上大头针P3,使P3挡住P1、P2的像C.插上大头针P4,使P4挡住P3的像D.插上大头针P4,使P4挡住P1、P2的像和P3(2)正确完成上述操作后,在纸上标出大头针P3、P4的位置(图中已标出)。为测量该种玻璃的折射率,两位同学分别用圆规及刻度尺作出了完整光路和若干条辅助线,如图乙、丙所示。能够仅通过测量ED、,FG的长度便可正确计算出折射率的是图(填“乙”或“丙”),所测玻璃折射率的表达式n=(用代表线段长度的字母ED、FG表示)。,答案(1)BD(2)丙,解析(1)由于在插P3、P4时,是通过棱镜观察P1和P2的像,则此后正确的操作步骤是:插上大头针P3,使P3挡住P1、P2的像;插上大头针P4,使P4挡住P1、P2的像和P3,B、D正确。(2)设入射角为,折射角为,辅助圆半径为R,根据折射定律有n=。根据几何关系,在图乙中有sin=、sin=;在图丙中有sin=,sin=,可知能够仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率,的是图丙,折射率n=。,2.用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时,先在白纸上放好圆弧状玻璃砖,在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1、P2,然后在玻璃砖的另一侧观察,调整视线使P1的像被P2的像挡住,接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和P4,使P3挡住P1和P2的像,P4挡住P3以及P1和P2的像,在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓,如图甲所示,其中O为两圆弧圆心,图中已画出经过P1、P2点的入射光线。(1)在图上补画出所需的光路。,(2)为了测出玻璃的折射率,需要测量入射角和折射角,请在图中的AB分界面上画出这两个角。(3)用所测物理量计算折射率的公式为n=。,(4)为了保证在弧面CD得到出射光线,实验过程中,光线在弧面AB的入射角应适当(填“小一些”“无所谓”或“大一些”)。(5)多次改变入射角,测得几组入射角和折射角,根据测得的入射角和折射角的正弦值,画出了如图乙所示的图像,由图像可知该玻璃的折射率n=。,解析(1)连接P3、P4与CD交于一点,此交点即光线从玻璃砖中射出的位置,由于P1、P2的连线与AB的交点即光线进入玻璃砖的位置,连接两交点即可作出玻璃砖中的光路,如图所示。,答案(1)图见解析(2)图见解析(3)(4)小一些(5)1.5,(