1、学案2学生实验：测定玻璃的折射率学习目标定位1.通过实验了解平行玻璃砖的光学性质.2.会用“插针法”测定玻璃砖的折射率把光从真空射入某种介质发生折射时，入射角i的正弦值与折射角r的正弦值的比值，叫做这种介质的折射率，即n.1实验器材一块长方形的玻璃砖、白纸、木板、大头针(4枚)、量角器、直尺或三角板、激光笔、铅笔等2实验原理如图1所示，当光线AB以一定入射角i穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AB对应的出射光线的CD，从而画出折射光线BC，量出折射角r，再根据n算出玻璃的折射率图13实验方法：插针法1实验原理如图2所示，当光线AO以一定入射角i穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找
2、出跟入射光线AO对应的出射光线OB，从而画出折射光线OO，量出折射角r，再根据n算出玻璃的折射率图22实验器材一块长方形的玻璃砖、白纸、木板、大头针(4枚)、量角器(或圆规、三角板)、刻度尺、铅笔等3实验步骤(1)把白纸铺在木板上(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)把长方形玻璃砖放在白纸上，并使其长边与aa重合，再用刻度尺画出玻璃砖的另一边bb.(4)在直线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，调整视线方向直到P2的像挡住P1的像再在bb一侧插上大头针P3、P4，使P
3、3能挡住P1、P2的像，P4能挡住P1、P2的像及P3本身(若有激光笔，可用激光笔沿P1、P2方向入射一束激光，从另一边射出来的激光束上插上两枚大头针P3、P4)(6)移去玻璃砖，在拔掉P1、P2、P3、P4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就是入射光线AO在玻璃砖内的折射光线的方向AON为入射角，OON为折射角(7)用量角器量出AON和OON的度数查出它们的正弦值，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15、30、45、60和75时的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，记录在表格里(9)算出不同入射角时的值，比较一下，看它们是否接
4、近一个常数求出几次实验测得的的平均值，这就是这块玻璃砖的折射率4注意事项(1)轻拿轻放玻璃砖，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直尺用(2)实验过程中，玻璃砖在纸面上的位置不可移动(3)大头针P1与P2、P3与P4的间距要适当地大些，以减小确定光线方向时出现的误差(4)实验时入射角不能太小(接近零度)，否则会使测量误差加大；也不能太大(接近90)，否则会不易观察到P1、P2的像(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，但一样能测出折射率例1用三棱镜做测定玻璃的折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜
5、的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，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上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上标出的大头针的位置和三棱镜轮廓如图3所示图3(1)在本题的图上画出所需的光路(2)为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量的量是_，在图上标出它们(3)计算折射率的公式是n_.解析(1)光路图如图所示，画出通过P1、P2的入射光线，交AC面于O，画出通过P3、P4的出射光线交AB面于O，连接O、O，则光线OO就是入射光线P1P2在三棱镜中的折射光线(2)在所画的图上注明入射角i和折射角r，并画出虚线部分，
6、用量角器量出i和r(或用直尺测出线段EF、OE、GH、OG的长度)(3)n(或因为sin i，sin r，则n)答案见解析例2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，10 cm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所示用刻度尺量得OB8 cm，CD4 cm，由此可得出玻璃的折射率n_.图4解析由题图可知sin AOB，sin DOC，OAOCR，根据n知，n1.5.答案1.5例3在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙两位同学在纸上画出的界面aa、bb与玻璃砖位置的关系
7、分别如图5中、所示，其中甲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：图5(1)甲同学测得的折射率与真实值相比_(填“偏大”“偏小”或“不变”)(2)乙同学测得的折射率与真实值相比_(填“偏大”“偏小”或“不变”)解析甲同学测量的光路图如图甲所示，真实值n，测量值n，因rr，故nn，所以甲同学测得的折射率与真实值相比偏小；乙同学测量的光路图如图乙所示，测量值n，与真实值相等答案(1)偏小(2)不变1在做“测定玻璃砖的折射率”的实验时，下列关于实验要求的叙述正确的是()A玻璃砖的宽度宜大些B大头针应垂直地插在纸面上C每边的两个大头针的距离近
8、些容易观察D在插P4时，只要挡住P3的光线就行，与P1、P2无关答案AB解析玻璃砖宽大些，入射光、出射光与界面的交点偏移距离大，便于画图和测量大头针垂直插在纸上可减少误差每边的两个大头针的距离过近，测量误差较大，在插P4时要挡住P3和P1、P2的像，与P1、P2有关故A、B正确2某同学做测定玻璃的折射率的实验，操作时将玻璃砖的界线aa、bb画好后误用另一块宽度稍窄的玻璃砖，如图6所示实验中除仍用原界线外，其余操作都正确，则测得的玻璃的折射率将()图6A偏大 B偏小C不影响结果 D不能确定答案B解析如图所示，由于所画玻璃砖的宽度比实际宽度大，使入射点向左移，折射点向右移，使得所画折射角比实际折射角大，故测得的折射率偏小