测定玻璃的折射率

1、第第2节学生实验：测定玻璃的折射率节学生实验：测定玻璃的折射率学习目标：学习目标： 1.掌握测定玻璃折射率的原理掌握测定玻璃折射率的原理2学会插针法测定玻璃的折射率学会插针法测定玻璃的折射率重点难点：重点难点：1.折射光线的确定折射光线的确定2实验的正确操作及减小误差的方法实验的正确操作及减小误差的方法课标定位课标定位第第2节节核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练知能优化训练知能优化训练课前自主学案课前自主学案课标定位课标定位课前自主学案课前自主学案一、实验目的一、实验目的测定玻璃的折射率测定玻璃的折射率二、实验原理二、实验原理如图所示，当光线如图所示，当光线AO以一定入射角穿过两

2、面平行的玻以一定入射角穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光对应的出射光线线OB，从而确定了玻璃砖中的折射光线，从而确定了玻璃砖中的折射光线OO，量，量出入射角出入射角1和折射角和折射角2，根据，根据n_ 算出玻璃的折算出玻璃的折射率射率三、实验器材三、实验器材_、白纸、木板、大头针四枚、图钉四枚、量、白纸、木板、大头针四枚、图钉四枚、量角器、三角板角器、三角板(或直尺或直尺)、铅笔、铅笔四、实验步骤四、实验步骤1用图钉把用图钉把_固定在木板上固定在木板上玻璃砖玻璃砖白纸白纸2在白纸上画一条直线在白纸上画一条直线aa代表两种介质的代表两

3、种介质的_,过过aa上的一点上的一点O画出界面的法线画出界面的法线NN，并画一条线段，并画一条线段AO作为作为_3把长方形的玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边跟把长方形的玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边跟aa对齐，并画出玻璃砖的另一长边对齐，并画出玻璃砖的另一长边bb.4在在AO线段上线段上_地插上两枚大头针地插上两枚大头针G1、G2.5在玻璃砖在玻璃砖bb一侧透过玻璃砖观察大头针一侧透过玻璃砖观察大头针G1、G2的的像，调整视线的方向直到像，调整视线的方向直到G1的像被的像被G2的像挡住的像挡住;再在再在bb一侧插上两枚大头针一侧插上两枚大头针G3、G4，使，使G3能挡住能挡住G1、G2的像，

4、的像，G4能挡住能挡住G1、G2的像及的像及G3本身本身界面界面入射光线入射光线竖直竖直6移去玻璃砖，在拔掉移去玻璃砖，在拔掉G1、G2、G3、G4的同时分别的同时分别记下它们的位置过记下它们的位置过G3、G4作直线作直线OB交交bb于于O,连连接接O、O，OO就是玻璃砖内就是玻璃砖内_的方的方向向,AON为入射角为入射角1，OON为折射角为折射角2.7用用_量出入射角量出入射角1和折射角和折射角2的度数，查出的度数，查出它们的正弦值，并把这些数据填入记录表格里它们的正弦值，并把这些数据填入记录表格里8用上述方法分别求出入射角是用上述方法分别求出入射角是15、30、45、60、75时的折射角，

5、查出入射角和折射角的正时的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，记入表格里弦值，记入表格里9算出不同入射角时算出不同入射角时 的值，比较一下，看它的值，比较一下，看它们是否接近于一个常数，求出几次实验时测得数据们是否接近于一个常数，求出几次实验时测得数据的的_，就是玻璃的折射率，就是玻璃的折射率折射光线折射光线量角器量角器平均值平均值五、光的色散现象：五、光的色散现象：1.定义：复色光在通过透明介质以后分解为定义：复色光在通过透明介质以后分解为_光的光的现象，叫光的色散。现象，叫光的色散。2.说明：说明：（1）光的色散现象说明了各种色光在同一介质中传）光的色散现象说明了各种色光在同一介质中传播的

6、折射率播的折射率_,传播速度传播速度_。（2）红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫各色光在同一介质）红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫各色光在同一介质中传播的折射率依次变中传播的折射率依次变_，传播速度依次变，传播速度依次变_。单色单色不同不同不同不同大大小小核心要点突破核心要点突破一、实验数据的其他两种典型方法一、实验数据的其他两种典型方法1在找到入射光线和折射光线以后，以入射点在找到入射光线和折射光线以后，以入射点O为圆心，为圆心，以任意长为半径画圆，分别与以任意长为半径画圆，分别与AO交于交于C点，与点，与OO(或或OO的延长线的延长线)交于交于D点，过点，过C、D两点分别向两点分别向NN作垂作垂线，交线

7、，交NN于于C、D，用直尺量出，用直尺量出CC和和DD的的长，如图所示长，如图所示.ABABBOBOAnBnC nDnCDEFOCCF【即时应用即时应用】1某组同学用插针法测量平行玻璃砖某组同学用插针法测量平行玻璃砖的折射率，的折射率，记录下入射、折射、出射光线后，以入记录下入射、折射、出射光线后，以入射点射点O为圆心画单位圆，用直尺测得有关线段的长为圆心画单位圆，用直尺测得有关线段的长度，如图所示，则下面四个表达式中，正确地表达度，如图所示，则下面四个表达式中，正确地表达折射率的关系式是（折射率的关系式是（ ）B二、注意事项及误差分析二、注意事项及误差分析1注意事项注意事项(1)实验中，玻璃

8、砖在纸上的位置实验中，玻璃砖在纸上的位置不可不可移动移动(2)用手拿玻璃砖时，手只能接触玻璃砖的毛面或棱，用手拿玻璃砖时，手只能接触玻璃砖的毛面或棱，不能触摸光洁的光学面，严禁把玻璃砖当尺子画玻不能触摸光洁的光学面，严禁把玻璃砖当尺子画玻璃砖的另一边璃砖的另一边bb.(3)大头针应竖直地插在白纸上，且玻璃砖每一侧的大头针应竖直地插在白纸上，且玻璃砖每一侧的两枚大头针两枚大头针G1与与G2间、间、G3与与G4间的距离应间的距离应大大一些，一些，以减小确定光路方向时造成的误差以减小确定光路方向时造成的误差(4)实验时，入射角实验时，入射角1不宜不宜过小过小，否则会增大测量角，否则会增大测量角度的误

9、差；入射角也不宜度的误差；入射角也不宜过大过大，因入射角太大时，因入射角太大时，折射光线太弱折射光线太弱(5)为减小实验误差，要改变入射角，重复实验，所为减小实验误差，要改变入射角，重复实验，所以应将每次实验所得的插孔进行编号，以免造成混以应将每次实验所得的插孔进行编号，以免造成混乱玻璃砖应选用宽度较大的，宜在乱玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5 cm以上，若以上，若宽度太小，则测量误差较大宽度太小，则测量误差较大2误差分析误差分析(1)入射光线、出射光线确定的准确性造成误差，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故入射侧、出射侧所插两枚大头针间距应大大一些，

10、一些，玻璃砖应玻璃砖应宽宽一些一些(2)入射角和折射角的测量造成误差，故入射角应入射角和折射角的测量造成误差，故入射角应适当，一般取入射角在适当，一般取入射角在3070，以减小测量，以减小测量的相对误差的相对误差(3)出射点位置确定不准造成误差出射点位置确定不准造成误差若实验中入射点选择不合适，使光线从玻璃砖的若实验中入射点选择不合适，使光线从玻璃砖的侧面射出，而没有从与入射面平行的另一面射出，侧面射出，而没有从与入射面平行的另一面射出，会造成很大误差，故实验中应注意玻璃砖的边界，会造成很大误差，故实验中应注意玻璃砖的边界，使光线从互相平行的两面射入和射出使光线从互相平行的两面射入和射出(4)

11、玻璃砖的边界确定不准确造成误差玻璃砖的边界确定不准确造成误差若实验中移动了玻璃砖，或所画边界与玻璃砖实若实验中移动了玻璃砖，或所画边界与玻璃砖实际边界不重合，会造成入射角或折射角错误，故际边界不重合，会造成入射角或折射角错误，故实验中应使所画边界与玻璃砖实际边界一致，且实验中应使所画边界与玻璃砖实际边界一致，且实验中保持玻璃砖位置不动实验中保持玻璃砖位置不动【即时应用即时应用】2如图所示，用插针法测定玻璃折射如图所示，用插针法测定玻璃折射率的实验中以下说法正确的是（率的实验中以下说法正确的是（ ）AP1、P2及及P3、P4之间的距离适当大些，可以提高之间的距离适当大些，可以提高准确度准确度BP

12、1、P2及及P3、P4之间的距离取得小些，可以提高之间的距离取得小些，可以提高准确度准确度C入射角入射角1适当大些，可以提高准确度适当大些，可以提高准确度DP1、P2之间的距离，入射角的大小均与实验的准之间的距离，入射角的大小均与实验的准确度无关确度无关AC课堂互动讲练课堂互动讲练实验步骤的考查实验步骤的考查 一块玻璃砖有两个相互平行的表面，其中一一块玻璃砖有两个相互平行的表面，其中一个表面是镀银的个表面是镀银的(光线不能通过此表面光线不能通过此表面)现要测定现要测定此玻璃的折射率给定的器材还有：白纸、铅笔、此玻璃的折射率给定的器材还有：白纸、铅笔、大头针大头针4枚枚(G1、G2、G3、G4)

13、、带有刻度的直角三、带有刻度的直角三角板、量角器实验时，先将玻璃砖放到白纸上，角板、量角器实验时，先将玻璃砖放到白纸上，使上述两个相互平行的表面与纸面垂直使上述两个相互平行的表面与纸面垂直在纸上画出直线在纸上画出直线aa和和bb，aa表示镀银的玻表示镀银的玻璃表面，璃表面，bb表示另一表面，如图所示然后，表示另一表面，如图所示然后，在白纸上竖直插上两枚大头针在白纸上竖直插上两枚大头针G1、G2(位置如位置如图图)用用G1、G2的连线表示入射光线的连线表示入射光线(1)为了测量玻璃的折射率，应如何正确使用大头针为了测量玻璃的折射率，应如何正确使用大头针G3、G4？_试在题图中标出试在题图中标出G

14、3、G4的位置的位置(2)然后，移动玻璃砖与大头针试在题图中通过作然后，移动玻璃砖与大头针试在题图中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角1与折与折射角射角2.简要写出作图步骤：简要写出作图步骤：_(3)写出写出1、2表示的折射率公式为表示的折射率公式为n_.【精讲精析精讲精析】(1)由于由于aa镀银，所以光不能从镀银，所以光不能从aa面射出玻璃砖，而是在面射出玻璃砖，而是在aa面上发生反射，因面上发生反射，因此要在此要在bb一侧观察一侧观察G1、G2(经经bb折射、折射、aa反射，反射，再经再经bb折射后折射后)的像，在适当的位置插上的像，在适当的

15、位置插上G3，使得，使得G3与与G1、G2的像在一条直线上，即让的像在一条直线上，即让G3挡住挡住G1、G2的像；再插上的像；再插上G4，让它挡住，让它挡住G2或或(G1)的像和的像和G3.G3、G4的位置如图所示的位置如图所示【答案】【答案】见精讲精析见精讲精析实验误差的分析实验误差的分析 在利用插针法测定玻璃折射率的实验中：在利用插针法测定玻璃折射率的实验中：(1)甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa和和bb后，不小心碰了玻璃砖使它向后，不小心碰了玻璃砖使它向aa方向平移了方向平移了少许，如图所示则他测出的折射率将少许，如图所示则他测出的折射率将_(

16、填填“偏大偏大”、“偏小偏小”或或“不变不变”)(2)乙同学在画界面时，不小心将两界面乙同学在画界面时，不小心将两界面aa、bb间距画得比玻璃砖宽度大些，如图所示，则他间距画得比玻璃砖宽度大些，如图所示，则他测得的折射率测得的折射率_(填填“偏大偏大”、“偏小偏小”或或“不变不变”)【精讲精析精讲精析】(1)如图甲所示，甲同学利用插针法如图甲所示，甲同学利用插针法确定入射光线、折射光线后，测得的入射角、折射确定入射光线、折射光线后，测得的入射角、折射角没有受到影响，因此测得的折射率将不变角没有受到影响，因此测得的折射率将不变(2)如图乙所示，乙同学利用插针法确定入射光线、如图乙所示，乙同学利用

17、插针法确定入射光线、折射光线后，测得的入射角不受影响，但测得的折射折射光线后，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，因此测得的折射率偏小角比真实的折射角偏大，因此测得的折射率偏小【答案答案】(1)不变不变(2)偏小偏小光的色散现象光的色散现象类型三类型三 如图所示，一细光束红光和一细束蓝光平如图所示，一细光束红光和一细束蓝光平行射到同一个三棱镜上，经折射后交于光屏上行射到同一个三棱镜上，经折射后交于光屏上的同一点的同一点M，若用，若用n1和和n2分别表示三棱镜对红光分别表示三棱镜对红光和蓝光的折射率，下列说法中正确的是和蓝光的折射率，下列说法中正确的是( )An1n2，a红光

18、红光，b蓝光蓝光 Bn1n2，a红光，红光，b蓝光蓝光 Dn1n2，a蓝光，蓝光，b红光红光B【当堂检测当堂检测】1测定玻璃的折射率时，为了减小实验误差，应该测定玻璃的折射率时，为了减小实验误差，应该注意的是注意的是()A玻璃砖的宽度宜大些玻璃砖的宽度宜大些B入射角应尽量小些入射角应尽量小些C大头针应垂直的插在纸面上大头针应垂直的插在纸面上D大头针大头针G1、G2及及G3、G4之间的距离应适当大些之间的距离应适当大些解析：选解析：选ACD.玻璃砖的宽度大些，在某一入射角玻璃砖的宽度大些，在某一入射角时，折射光线出射时其侧移明显，便于插针和测时，折射光线出射时其侧移明显，便于插针和测量，减小误差

19、，量，减小误差，A对；而入射角若尽量小，则光在对；而入射角若尽量小，则光在玻璃中的折射角更小，增大了测量的相对误差，玻璃中的折射角更小，增大了测量的相对误差，B错；大头针之间距离适当远些，且垂直的插在纸错；大头针之间距离适当远些，且垂直的插在纸面上，可使出射光线和折射光线定位准确，从而面上，可使出射光线和折射光线定位准确，从而减小实验误差，减小实验误差，C、D正确正确 2某同学做某同学做“测定玻璃折射率测定玻璃折射率”实验时，用他测得实验时，用他测得的多组入射角的多组入射角1与折射角与折射角2，作出，作出sin1sin2图像如图像如图所示，下列判断中正确的是图所示，下列判断中正确的是()A他做

20、实验时，光线是由空气射入玻璃的他做实验时，光线是由空气射入玻璃的B玻璃的折射率为玻璃的折射率为0.67C玻璃的折射率为玻璃的折射率为1.5D以上说法均不对以上说法均不对AC3某同学用某同学用“插针法插针法”做测定玻璃折射率实验时，他做测定玻璃折射率实验时，他的方法和操作步骤都正确无误，但他处理实验记录时的方法和操作步骤都正确无误，但他处理实验记录时，发现玻璃砖的两个光学面，发现玻璃砖的两个光学面aa和和bb不平行，如图所示不平行，如图所示，则，则()AG1G2与与G3G4两条直线平行两条直线平行BG1G2与与G3G4两条直线不平行两条直线不平行C他测出的折射率偏大他测出的折射率偏大D他测出的折

21、射率不受影响他测出的折射率不受影响BD4在在“测定玻璃砖的折射率测定玻璃砖的折射率”的实验中，对一块两的实验中，对一块两面平行的玻璃砖用面平行的玻璃砖用“插针法插针法”找出入射光线对应的折找出入射光线对应的折射光线，现在有甲、乙、丙、丁四位同学分别做出如射光线，现在有甲、乙、丙、丁四位同学分别做出如图所示的四组插针结果图所示的四组插针结果(1)从图中看，肯定把针插错的同学是从图中看，肯定把针插错的同学是_(2)从图中看，测量结果准确度较高的同学是从图中看，测量结果准确度较高的同学是_乙乙丁丁5如图所示，某同学利用方格如图所示，某同学利用方格坐标纸测定半圆形玻璃砖的折射坐标纸测定半圆形玻璃砖的折

22、射率，率，OA是画在纸上的直线，他在是画在纸上的直线，他在直线直线OA适当位置先后竖直插上适当位置先后竖直插上G1、G2两枚大头针，如图放上玻璃砖两枚大头针，如图放上玻璃砖(如粗黑线所示如粗黑线所示)，然后插上，然后插上G3、G4大头针大头针(1)其中他其中他确定确定G3大头针位置的方法应当是大头针位置的方法应当是_(2)若该同学实验操作规范准确，其记录的情况如图所若该同学实验操作规范准确，其记录的情况如图所示该同学还用圆规做了一个以示该同学还用圆规做了一个以O为圆心，半径与玻为圆心，半径与玻璃砖相同的半圆璃砖相同的半圆(如图中虚线所示如图中虚线所示)请您帮这位同学请您帮这位同学算出玻璃砖的折射率，写出必要的计算过程算出玻璃砖的折射率，写出必要的计算过程