【创新设计】2014-2015学年高中物理 4.2 实验探究：测定玻璃的折射率课件 教科版选修3-4.ppt

高中物理 选修3 4 教科版 第四章光的折射4 2实验探究 测定玻璃的折射率 目标定位 1 通过实验了解平行玻璃砖的光学性质 2 会用 插针法 测定玻璃的折射率 一 实验器材两对面的玻璃砖一块 白纸一张 直尺一把或三角板一个 量角器一个 预习导学 平行 大头针四枚 二 实验原理 预习导学 图4 2 1 一 实验步骤1 如图4 2 2所示 将白纸用图钉钉在平木板上 课堂讲义 图4 2 2 课堂讲义 2 在白纸上画出一条直线EE 作为两种介质的分界面 过EE 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 把长方形玻璃砖放在白纸上 使它的长边跟EE 对齐 画出玻璃砖的另一边FF 4 在直线AO上竖直插上两枚大头针G1 G2 透过玻璃砖观察大头针G1 G2的像 调整视线方向直到G2的像挡住G1的像 再在观察者一侧竖直插上两枚大头针G3 G4 使G3挡住G1 G2的像 G4挡住G3本身及G1 G2的像 记下G3 G4的位置 课堂讲义 5 移去大头针和玻璃砖 过G3 G4所在处作直线O B与FF 交于O 直线O B就代表了沿AO方向入射的光线通过玻璃砖后的传播方向 6 连接OO 入射角i AON 折射角r O ON 用量角器量出i和r 从三角函数表中查出它们的正弦值 把这些数据记录在自己设计的表格中 7 用上述方法测出入射角分别为15 30 45 60 75 时的折射角 查出它们的正弦值 填入表格中 课堂讲义 课堂讲义 图4 2 3 课堂讲义 例1 在 测定玻璃的折射率 实验中 某同学经正确操作 插好了4枚大头针P1 P2和P3 P4 如图4 2 4所示 图4 2 4 课堂讲义 1 在坐标线上画出完整的光路图 并标出入射角i和折射角r 2 对你画出的光路图进行测量和计算 求得该玻璃砖的折射率n 保留二位有效数字 解析 1 据光线通过平行玻璃砖 经玻璃砖折射 入射光线和折射光线将保持平行 那么将入射光线P1P2与玻璃砖上边界的交点作为入射点 过入射点作上边界的垂线作为法线 则可作出入射角i 将出射光线P3P4与玻璃砖下边界的交点作为出射点 将入射点与出射点用一直线连接 这一直线就是折射光线 即可作折射角r 课堂讲义 答案 1 如图所示 2 1 4 课堂讲义 针对训练某同学由于没有量角器 他在完成了光路图后 以O点为圆心 10cm为半径画圆 分别交线段OA于A点 交线段OO 的延长线于C点 过A点作法线NN 的垂线AB交NN 于B点 过C点作法线NN 的垂线CD交NN 于D点 如图4 2 5所示 用刻度尺量得OB 8cm CD 4cm 由此可得出玻璃的折射率n 图4 2 5 课堂讲义 答案1 5 课堂讲义 二 实验注意事项1 实验中 玻璃砖在纸上位置不可移动 2 不能用手触摸玻璃砖光洁面 更不能把玻璃砖当尺子用 3 大头钉应竖直插在白纸上 且玻璃砖每一侧两枚大头针P1与P2间 P3与P4间的距离应适当大些 以减小确定光路方向时造成的误差 4 实验中入射角不宜过小 否则会使测量误差大 也不宜过大 5 本实验中如果采用的不是两面平行的玻璃砖 而是采用三棱镜 半圆形玻璃砖等 那么只是出射光和入射光不平行 同样能测出折射率 课堂讲义 例2 在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中 甲 乙 丙三位同学在纸上画出的界面aa bb 与玻璃砖位置的关系分别如图4 2 6 和 所示 其中甲 丙两同学用的是矩形玻璃砖 乙同学用的是梯形玻璃砖 他们的其他操作均正确 且均以aa bb 为界面画光路图 则甲同学测得的折射率与真实值相比 填 偏大 偏小 或 不变 图4 2 6 课堂讲义 乙同学测得的折射率与真实值相比 填 偏大 偏小 或 不变 丙同学测得的折射率与真实值相比 解析用图 测定折射率时 玻璃中折射光线偏折大了 所以折射角增大 折射率减小 用图 测定折射