1、物 理 选修3-4 人教版新课标导学第十三章 光 实验：测定玻璃的折射率测定玻璃砖的折射率 理解其测量原理，掌握测量方法2 课内互动探究 4 课内课堂达标 课 内 互 动 探 究一、测定玻璃的折射率1实验目的(1)明确光通过玻璃时的入射角、折射角。(2)掌握测定玻璃折射率的方法。2实验原理如图所示为两面平行的玻璃砖对光路的侧移。用插针法找出与入射光线 AO对应的出射光线 OB，确定出 O点，画出折射光线 OO，量出入射角 1 和折射角 2，据 nsin1sin2计算出玻璃的折射率。3实验器材白纸，图钉，大头针，直尺，铅笔，量角器，平木板，长方形玻璃砖。4实验步骤及调整安装(1)将白纸用图钉按在
2、绘图板上。(2)在白纸上画出一条直线 aa作为界面(线)，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，使它的长边跟 aa对齐，画出玻璃砖的另一边 bb。(4)在直线AO上竖直插上两枚大头针P1、P2，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。再在观察者一侧竖直插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3及P1、P2的像，记下P3、P4的位置。(5)移去大头针和玻璃砖，过P3、P4所在处作直线OB与bb交于O，直线OB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
3、OO，入射角1AON，折射角2OON。用量角器量出入射角和折射角，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。二、实验注意事项及数据处理1注意事项(1)实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且P1和P2之间，P2与O点之间，P3与P4之间，P3与O之间距离要稍大一些。(2)入射角1应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜太大，也不宜太小。(3)在操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁面。更不能把玻璃砖界面当尺子画界线。(4)在实验过程中，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5 cm以上。若宽度太小，则测量误差较大。2数据处理通过测量入射角和折射
4、角，然后查数学用表，找出入射角和折射角的正弦值，再代入 nsin1sin2中求多次不同入射角时 n 的值，然后取其平均值，即为玻璃的折射率。3主要误差有两个(1)入射光线和出射光线确定的不够精确，因此要求插大头针时两大头针间距应较大。(2)入射角、折射角测量的不精确，为减小测角时的相对误差，入射角要稍大些，但不宜太大，否则光线会从玻璃砖的侧面射出，并且入射角太大时，反射光较强，折射光会相对较弱。(2019学年江苏省扬州中学高二下学期期中)如图1所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa和bb，O为直线AO与
5、aa的交点。在直线OA上竖直地插上P1、P2两枚大头针。(1)该同学接下来要完成的必要步骤有_。A插上大头针 P3，使 P3 仅挡住 P2 的像B插上大头针 P3，使 P3 挡住 P1 的像和 P2 的像C插上大头针 P4，使 P4 仅挡住 P3D插上大头针 P4，使 P4 挡住 P3 和 P1、P2 的像(2)过 P3、P4 作直线交 bb于 O，过 O作垂直于 bb的直线 NN，连接 OO。测量图 1 中角 和 的大小。则玻璃砖的折射率 n_。BD sinsin(3)如图2所示，该同学在实验中将玻璃砖界面aa和bb的间距画得过宽。若其他操作正确，则折射率的测量值_准确值(选填“大于”、“小
6、于”或“等于”)。(4)另一位同学准确地画好玻璃砖的界面aa和bbv后，实验过程中不慎将玻璃砖向下平移了一些，如图3所示，而实验的其他操作均正确，则折射率的测量值_准确值(选填“大于”、“小于”或“等于”)。小于 等于 解题指导：(1)用挡像法确定 P3、P4 的位置；(2)应根据折射定律 nsin sin，求解折射率；(3)将玻璃砖界面 aa和 bb的间距画得过宽但仍平行，导致 角偏大，由折射率公式分析误差；(4)通过作光路图，分析入射角和折射角是否变化，由折射定律分析折射率的误差。解析：(1)该同学接下来要完成的必要步骤有：确定 P3 大头针的位置的方法是插上大头针 P3，使 P3 能挡住
7、 P1、P2 的像。确定 P4 大头针的位置的方法是大头针 P4 能挡住 P3 和 P1、P2 的像。故该同学接下来要完成的必要步骤有：BD。(2)根据折射定律得：玻璃砖的折射率为 nsin sin；(3)将玻璃砖界面 aa和 bb的间距画得过宽但仍平行，而其他操作正确，导致 角偏大，由于 nsin sin，故折射率的测量值将偏小。(4)如图所示，虚线表示将玻璃砖向下平移后实际的光路图，而实线是作图时所采用的光路图，通过比较发现，入射角和折射角没有变化，则由折射定律得知，该同学测得的折射率将不变。对点训练1(2018河北武邑中学期中)如图所示是利用插针法测定玻璃砖的折射率时得到的光路图。玻璃砖的入射面AB和出射面CD并不平行，则：(1)出射光线与入射光线_。(选填“平行”或“不平行”)(2)以入射点O为圆心，以R为5 cm长度为半径画圆，与入射线PO交于M点，与折射线OQ交于F点，过M、F点分别向法线作垂线，量得MN1.68 cm，EF1.12 cm，则该玻璃砖的折射率n_。不平行1.5 解析：(1)因为上下表面不平行，易知出射光线和入射光线不平行；(2)根据折射定律得 nsin sin MNEF1.681.121.5。课 内 课 堂 达 标