物理人教版（2019）选择性必修第一册4.1.2 实验：测定玻璃的折射率（共20张ppt）
文档属性
| 名称 | 物理人教版（2019）选择性必修第一册4.1.2 实验：测定玻璃的折射率（共20张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 2.0MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-12-19 16:03:43 | ||
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文档简介
(共20张PPT)
4.1.2 玻璃折射率的测定
三、实验器材:
长方形玻璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器、三角板(或直尺)、铅笔。
一、实验目的:测定玻璃的折射率。
二、实验原理:
用插针法确定光路，找出跟入射光线相对应的出射光线，用量角器测入射角θ1和折射角θ2，根据折射定律计算出玻璃的折射率
四、测定玻璃的折射率
四、实验步骤
（1）铺纸（将白纸用图钉固定在木板上）；
（2）在白纸上画一条线a作为界面，过a上的一点O（作为入射点）画法线NN′，并画AO作为入射光线；
（3）把玻璃砖放在白纸上，使它的一边与a对齐（确保O为实际入射点） ，两点一线法确定玻璃砖的另一界面a′（确保出射点准确） ；
（4）在直线AO上竖直插大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线让P2挡住P1的像。再在另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和P2、P1的像，记下P3、P4位置；
（5）移去大头针和玻璃砖，过P3、P4所在处作直线DC与a′交于O′（作为实际出射点），直线O′D代表沿AO方向的入射光通过玻璃砖后的传播方向；
（6）连接OO′，入射角 1=∠AON ，折射角 2＝ ∠N′OO′，用量角器量出入射角和折射角，求出对应的正弦值，记录在表格中；
（7）用上述方法求出入射角分别为30°、45°、60°时的折射角，查出它们的正弦值，填入表格中；
（8）算出不同入射角时的入射角与折射角的正弦比值，最后求出几次实验的平均值为折射率.
五、数据处理
1．平均值法：算出不同入射角时的比值 ，最后求出在几次实验中所测的 平均值，即为玻璃砖的折射率。
2．图象法：以sinθ1值为横坐标、以sinθ2值为纵坐标，建立直角坐标系，如图所示。描数据点，过数据点连线得一条过原点的直线。求解图线斜率k，则 ，故玻璃砖折射率 。
3．单位圆法：
在找到入射光线和折射光线以后，以入射点O为圆心，以任意长为半径画圆，分别与AO交于C点、OO′(或OO′的延长线)交于D点，过C、D两点分别向NN′作垂线，交NN′于C′、D′，用直尺量出CC′和DD′的长，如图 所示。由于 ，且CO＝DO，所以折射率 。
【例1】某同学做测定玻璃折射率实验时，用他测得的多组入射角θ1与折射角θ2作出sinθ1-sinθ2图像，如图所示，则下列判断正确的是（ ）
A．他做实验时，研究的是光从空气射入玻璃的折射现象
B．玻璃的折射率为0.67
C．玻璃的折射率为1.5
D．他做实验时，研究的是光从玻璃射入空气的折射现象
AC
【例2】某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率,实验后留下的痕迹如图所示,设AB的长度为l1,AO的长度为l2,CD的长度为l3,DO的长度为l4,为较方便地表示出玻璃砖的折射率,只需用刻度尺测量________和________(均选填“l1”“l2” “l3”或“l4”),则玻璃砖的折射率可表示为________。
l1
l3
n=l1/l3
【变式训练】如图所示，单色光沿AO从空气射入水中，以O点为圆心，作两半径分别为R和r（R>r）的同心圆，大圆与入射光线相交于A，与折射光线相交于B，小圆与AO延长线相交于M，BM连线恰好和水平界面垂直，垂足为N，则下列说法正确的是（ ）
A．水的折射率
B．光线从空气中进入水中，频率变大了
C．光线在AO段的传播时间tAO的大于在OB段的传播时间tOB
D．由于数据不足，无法确定入射角和折射角的大小，故无法计算折射率
A
六、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′点之间距离要稍大一些。
(2)入射角θ1应适当大一些，以减小测量角度的误差
(3)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。宽度太小，测量误差较大。
1、玻璃砖平行移动但宽度不变时的误差
甲同学在白纸上正确画出平行玻璃砖的两个界面aa′和bb′后，将玻璃砖向aa′方向平移了少许，其他操作正确，则他测出的折射率值将_______
a a′
b b′
不变
入射点和出射点发生平移，入射角和折射角都不变，折射率不变
七、系统误差分析
2、玻璃砖平行移动导致宽度变小时的误差
乙同学在确定另一界面bb′时，不小心将玻璃砖向aa′方向平移了少许，其他操作正确，则他测出的折射率值将_______
a a′
b b′
入射点发生平移，出射点不变，入射角不变和折射角偏小，折射率偏大
偏大
丙同学在另一界面bb′时，不小心将玻璃砖向远离aa′方向平移了少许，其他操作正确，则他测出的折射率值将_______
a a′
b b′
3、玻璃砖平行移动导致宽度变大时的误差
偏小
入射点发生平移，出射点不变，入射角不变和折射角偏大，折射率偏小
1、玻璃砖对光路的偏转特点：
（2）通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向，但要向后发生侧移，侧移量d
随厚度h的增大而增大，随入射角θ1的增大而增大。
（1）若界面平行，则出射光线平行入射光线；若出入光线平行则，则界面平行
2、横截面为正三角形的三棱镜
通过三棱镜的光线经两次折射后，出射光线向棱镜底边偏折
3、横截面是圆的玻璃柱
圆界面的法线是过圆心的直线，经过两次折射后向圆心偏折
偏转角δ=2(i-r)
出射角等于入射角
i
r
【例1】（多选）某同学用“插针法”做“测定玻璃的折射率”实验时，他的方法和操作步骤都正确无误，但他处理实验数据时发现玻璃砖的两个光学面和不平行，如图所示。则( @18@)。
A.
B.
C.他测出的折射率偏大
D.他测出的折射率不受影响
BD
【例2】某小组做测定玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规，笔，白纸.
(1)下列哪些措施能够提高实验准确程度________.
A.选用两光学表面间距大的玻璃砖
B.选用两光学表面平行的玻璃砖
C.选用粗的大头针完成实验
D.插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些
AD
(2)该小组用同一套器材完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如图所示，其中实验操作正确的是________.
D
【变式训练】(1)几位同学做“用插针法测定玻璃折射率”实验，图示直线aa′、bb′表示在白纸上画出的玻璃砖的两个界面。几位同学进行了如下操作：
A．甲同学选定的玻璃砖两个光学面aa′与bb′不平行，其他操作正确
B．乙同学在白纸上正确画出平行玻璃砖的两个界面aa′和bb′后，
将玻璃砖向aa′方向平移了少许，其他操作正确
C．丙同学在白纸上画aa′、bb′两界面时，其间距比平行玻璃砖
两光学面的间距稍微大些，其他操作正确
上述几位同学的操作，对玻璃折射率的测定结果没有影
响的是__________(填写选项前的字母)。
(2)在用插针法测玻璃砖折射率的实验中，已确定好入射方向AO，插了两枚大头针P1和P2，如图所示(①②③是三条直线)。在以后的操作说法中你认为正确的是__________。
A．在bb′侧调整观察视线，另两枚大头针P3和P4可能插在③线上
B．保持O点不动，减小入射角，在bb′侧调整观察视线，另两枚大头针P3和P4可能插在①线上
C．保持O点不动，增大入射角，在bb′侧调整观察视线，看不清P1和P2的像，这可能是光在bb′侧面发生全反射
AB
B
谢谢 再见！
4.1.2 玻璃折射率的测定
三、实验器材:
长方形玻璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器、三角板(或直尺)、铅笔。
一、实验目的:测定玻璃的折射率。
二、实验原理:
用插针法确定光路，找出跟入射光线相对应的出射光线，用量角器测入射角θ1和折射角θ2，根据折射定律计算出玻璃的折射率
四、测定玻璃的折射率
四、实验步骤
（1）铺纸（将白纸用图钉固定在木板上）；
（2）在白纸上画一条线a作为界面，过a上的一点O（作为入射点）画法线NN′，并画AO作为入射光线；
（3）把玻璃砖放在白纸上，使它的一边与a对齐（确保O为实际入射点） ，两点一线法确定玻璃砖的另一界面a′（确保出射点准确） ；
（4）在直线AO上竖直插大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线让P2挡住P1的像。再在另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和P2、P1的像，记下P3、P4位置；
（5）移去大头针和玻璃砖，过P3、P4所在处作直线DC与a′交于O′（作为实际出射点），直线O′D代表沿AO方向的入射光通过玻璃砖后的传播方向；
（6）连接OO′，入射角 1=∠AON ，折射角 2＝ ∠N′OO′，用量角器量出入射角和折射角，求出对应的正弦值，记录在表格中；
（7）用上述方法求出入射角分别为30°、45°、60°时的折射角，查出它们的正弦值，填入表格中；
（8）算出不同入射角时的入射角与折射角的正弦比值，最后求出几次实验的平均值为折射率.
五、数据处理
1．平均值法：算出不同入射角时的比值 ，最后求出在几次实验中所测的 平均值，即为玻璃砖的折射率。
2．图象法：以sinθ1值为横坐标、以sinθ2值为纵坐标，建立直角坐标系，如图所示。描数据点，过数据点连线得一条过原点的直线。求解图线斜率k，则 ，故玻璃砖折射率 。
3．单位圆法：
在找到入射光线和折射光线以后，以入射点O为圆心，以任意长为半径画圆，分别与AO交于C点、OO′(或OO′的延长线)交于D点，过C、D两点分别向NN′作垂线，交NN′于C′、D′，用直尺量出CC′和DD′的长，如图 所示。由于 ，且CO＝DO，所以折射率 。
【例1】某同学做测定玻璃折射率实验时，用他测得的多组入射角θ1与折射角θ2作出sinθ1-sinθ2图像，如图所示，则下列判断正确的是（ ）
A．他做实验时，研究的是光从空气射入玻璃的折射现象
B．玻璃的折射率为0.67
C．玻璃的折射率为1.5
D．他做实验时，研究的是光从玻璃射入空气的折射现象
AC
【例2】某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率,实验后留下的痕迹如图所示,设AB的长度为l1,AO的长度为l2,CD的长度为l3,DO的长度为l4,为较方便地表示出玻璃砖的折射率,只需用刻度尺测量________和________(均选填“l1”“l2” “l3”或“l4”),则玻璃砖的折射率可表示为________。
l1
l3
n=l1/l3
【变式训练】如图所示，单色光沿AO从空气射入水中，以O点为圆心，作两半径分别为R和r（R>r）的同心圆，大圆与入射光线相交于A，与折射光线相交于B，小圆与AO延长线相交于M，BM连线恰好和水平界面垂直，垂足为N，则下列说法正确的是（ ）
A．水的折射率
B．光线从空气中进入水中，频率变大了
C．光线在AO段的传播时间tAO的大于在OB段的传播时间tOB
D．由于数据不足，无法确定入射角和折射角的大小，故无法计算折射率
A
六、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′点之间距离要稍大一些。
(2)入射角θ1应适当大一些，以减小测量角度的误差
(3)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。宽度太小，测量误差较大。
1、玻璃砖平行移动但宽度不变时的误差
甲同学在白纸上正确画出平行玻璃砖的两个界面aa′和bb′后，将玻璃砖向aa′方向平移了少许，其他操作正确，则他测出的折射率值将_______
a a′
b b′
不变
入射点和出射点发生平移，入射角和折射角都不变，折射率不变
七、系统误差分析
2、玻璃砖平行移动导致宽度变小时的误差
乙同学在确定另一界面bb′时，不小心将玻璃砖向aa′方向平移了少许，其他操作正确，则他测出的折射率值将_______
a a′
b b′
入射点发生平移，出射点不变，入射角不变和折射角偏小，折射率偏大
偏大
丙同学在另一界面bb′时，不小心将玻璃砖向远离aa′方向平移了少许，其他操作正确，则他测出的折射率值将_______
a a′
b b′
3、玻璃砖平行移动导致宽度变大时的误差
偏小
入射点发生平移，出射点不变，入射角不变和折射角偏大，折射率偏小
1、玻璃砖对光路的偏转特点：
（2）通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向，但要向后发生侧移，侧移量d
随厚度h的增大而增大，随入射角θ1的增大而增大。
（1）若界面平行，则出射光线平行入射光线；若出入光线平行则，则界面平行
2、横截面为正三角形的三棱镜
通过三棱镜的光线经两次折射后，出射光线向棱镜底边偏折
3、横截面是圆的玻璃柱
圆界面的法线是过圆心的直线，经过两次折射后向圆心偏折
偏转角δ=2(i-r)
出射角等于入射角
i
r
【例1】（多选）某同学用“插针法”做“测定玻璃的折射率”实验时，他的方法和操作步骤都正确无误，但他处理实验数据时发现玻璃砖的两个光学面和不平行，如图所示。则( @18@)。
A.
B.
C.他测出的折射率偏大
D.他测出的折射率不受影响
BD
【例2】某小组做测定玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规，笔，白纸.
(1)下列哪些措施能够提高实验准确程度________.
A.选用两光学表面间距大的玻璃砖
B.选用两光学表面平行的玻璃砖
C.选用粗的大头针完成实验
D.插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些
AD
(2)该小组用同一套器材完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如图所示，其中实验操作正确的是________.
D
【变式训练】(1)几位同学做“用插针法测定玻璃折射率”实验，图示直线aa′、bb′表示在白纸上画出的玻璃砖的两个界面。几位同学进行了如下操作：
A．甲同学选定的玻璃砖两个光学面aa′与bb′不平行，其他操作正确
B．乙同学在白纸上正确画出平行玻璃砖的两个界面aa′和bb′后，
将玻璃砖向aa′方向平移了少许，其他操作正确
C．丙同学在白纸上画aa′、bb′两界面时，其间距比平行玻璃砖
两光学面的间距稍微大些，其他操作正确
上述几位同学的操作，对玻璃折射率的测定结果没有影
响的是__________(填写选项前的字母)。
(2)在用插针法测玻璃砖折射率的实验中，已确定好入射方向AO，插了两枚大头针P1和P2，如图所示(①②③是三条直线)。在以后的操作说法中你认为正确的是__________。
A．在bb′侧调整观察视线，另两枚大头针P3和P4可能插在③线上
B．保持O点不动，减小入射角，在bb′侧调整观察视线，另两枚大头针P3和P4可能插在①线上
C．保持O点不动，增大入射角，在bb′侧调整观察视线，看不清P1和P2的像，这可能是光在bb′侧面发生全反射
AB
B
谢谢 再见！