实验：测定玻璃砖的折射率.pptx

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1、第第四四章章第第2 节节广元市朝天中学物理组 贾武元教科版高中物理选修3-4实实验验：测测定定玻玻璃璃砖砖的的折折射射率率如何测定玻璃砖的折射率？【思考】(1)n=sini/sinr(2)n=1/sinc(3)n=C/V一、实验目的：一、实验目的：1.学习目标学习目标：（：（1）掌握插针法测定玻璃）掌握插针法测定玻璃砖砖折射率的原理折射率的原理 （2）知道测定玻璃砖的折射率的操作步骤）知道测定玻璃砖的折射率的操作步骤 （3）会进行实验数据的处理和误差分析）会进行实验数据的处理和误差分析2.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

2、确操作及减小误差的方法二、实验器材：二、实验器材：一块两面平行的玻璃砖、白纸、木板、大头一块两面平行的玻璃砖、白纸、木板、大头针（针（4枚）、枚）、图钉、图钉、量角器（或圆规、三角板）、量角器（或圆规、三角板）、刻度尺、刻度尺、铅笔铅笔等。等。三、实验原理：（插针法）三、实验原理：（插针法）1.计算法：计算法：如如图图所所示示，当当光光线线AO以以一一定定入入射射角角穿穿过过两两面面平平行行的的玻玻璃璃砖砖时时，通通过过插插针针法法找找出出跟跟入入射射光光线线AO对对应应的的出出射射光光线线OB，从从而而求求出出折折射光线射光线OO和折射角和折射角r，再根据，再根据n=sini/sinr 算出

3、玻璃砖的折射率。算出玻璃砖的折射率。Na babOABP1P2P3P4NO【思考】请同学们思考，还有没有更简单的测量方法呢？四、实验步骤四、实验步骤:1把白纸铺在木板上，并把白纸铺在木板上，并用图钉固定。用图钉固定。2在在白白纸纸上上画画一一直直线线aa作作为为界界面面，过过aa上上的的一一点点O画画出出界界面面的法线的法线NN,并画一条线段并画一条线段AO作为入射光线。作为入射光线。3把长方形玻璃砖放在白纸上，并使其长边与把长方形玻璃砖放在白纸上，并使其长边与aa重合，再用重合，再用直尺画出玻璃的另一边直尺画出玻璃的另一边bb。4在线段在线段AO上竖直地插上两枚大头针上竖直地插上两枚大头针P

4、1、P2。5从从透过透过玻璃砖玻璃砖一侧一侧bb观察大头针观察大头针P1、P2的像，调整视线方的像，调整视线方向直到向直到P1的像被的像被P2的像挡住的像挡住.再在再在bb一侧插上大头针一侧插上大头针P3、P4，使，使P3能挡住能挡住P1、P2的像，的像，P4能挡住能挡住P1、P2的像及的像及P3本身。本身。6移去玻璃砖，在拔掉移去玻璃砖，在拔掉P1、P2、P3、P4的同时分别记下它们的的同时分别记下它们的位置，过位置，过P3、P4作直线作直线O B交交bb于于O。连接。连接O、O，OO就是就是玻璃砖内折射光线的方向。玻璃砖内折射光线的方向。AON为入射角，为入射角，OON为折射为折射角。角。

5、7用量角器量出入射角和折射角的度数。查出它们用量角器量出入射角和折射角的度数。查出它们的正弦值，然后用公式的正弦值，然后用公式n=sini/sinrsini/sinr求出求出。8用用上上述述方方法法分分别别求求出出入入射射角角是是15、30、45、60和和75时时的的折折射射角角，查查出出入入射射角角和和折折射射角角的的正正弦弦值值，记记录录在在表表格格里里。求求出出几几次次实实验验测测得得的的sini/sinrsini/sinr 的平均值，这就是这块玻璃的折射率。的平均值，这就是这块玻璃的折射率。12345入射角i1530456075sini折射角rsinrn=sini/sinr五、注意事项

6、五、注意事项:1轻轻拿拿轻轻放放玻玻璃璃砖砖，手手只只能能接接触触玻玻璃璃砖砖的的毛毛面面或或棱棱,不不能能触触摸摸光洁的光学面。严禁把玻璃砖当直尺用。光洁的光学面。严禁把玻璃砖当直尺用。2实验过程中，玻璃砖与白纸面的相对位置不可移动。实验过程中，玻璃砖与白纸面的相对位置不可移动。3插针插针P1与与P2、P3与与P4的间距要适当地大些，以减小确定光路的间距要适当地大些，以减小确定光路方向时出现的误差。方向时出现的误差。4实验时入射角不能太小实验时入射角不能太小(接近零度接近零度)，否则会使测量误差加大；，否则会使测量误差加大；也不能太大也不能太大(接近接近90），否则会不易观察到），否则会不易

7、观察到P1、P2的像。的像。5本实验中如果采用的不是两面平行玻璃砖，如采用三棱镜，本实验中如果采用的不是两面平行玻璃砖，如采用三棱镜，半圆形玻璃砖等，只是出射光和入射光不平行，但一样能测出折半圆形玻璃砖等，只是出射光和入射光不平行，但一样能测出折射率。射率。6.由于要多次改变入射角重复实验，所以入射光线与出射光线由于要多次改变入射角重复实验，所以入射光线与出射光线要一一对应编号，以免混乱。要一一对应编号，以免混乱。六、误差分析：六、误差分析：1入射光线、出射光线确定的准确性造成误差，故入射入射光线、出射光线确定的准确性造成误差，故入射光线光线、出射出射光线光线所插两枚大头针间距应大一些，一般为

8、所插两枚大头针间距应大一些，一般为5cm左右。左右。2入射角和折射角的测量造成误差，故入射角应适当大些，入射角和折射角的测量造成误差，故入射角应适当大些，以减小测量的相对误差。以减小测量的相对误差。1.1.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aaaa和和bbbb不平行，则不平行，则()A.A.P P1 1P P2 2与与P P3 3P P4 4两条直线平行两条直线平行B.B.P P1 1P P2 2与与P P

9、3 3P P4 4两条直线不平行两条直线不平行C.C.他测出的折射率偏大他测出的折射率偏大D.D.他测出的折射率不受影响他测出的折射率不受影响BD【随堂训练随堂训练】2.用用三三棱棱镜镜做做测测定定玻玻璃璃折折射射率率的的实实验验，先先在在白白纸纸上上放放好好三三棱棱镜镜，在在棱棱镜镜的的一一侧侧插插上上两两枚枚大大头头针针P1和和P2，然然后后在在棱棱镜镜的的另另一一侧侧观观察察，调调整整视视线线使使P1的的像像被被P2挡挡住住接接着着在在眼眼睛睛所所在在的的一一侧侧插插两两枚枚大大头头针针P3、P4，使使P3挡挡住住P1、P2的的像像，P4挡挡住住P3和和P1、P2的的像像，在纸上标出大头

10、针位置和三棱镜轮廓，如图所示在纸上标出大头针位置和三棱镜轮廓，如图所示(1)在本题的图上画出所需的光路在本题的图上画出所需的光路(2)为为了了测测出出棱棱镜镜玻玻璃璃的的折折射射率率，需需要要测测量量的的量量是是_，在在图图上上标标出出它它们们且且标出传播方向标出传播方向(3)计算折射率的公式是计算折射率的公式是n_.【思思路路点点拨拨】连连结结P1P2、P3P4作作出出入入射射光光线线和和出出射射光光线线，最最后后作作出出三三棱棱镜镜内内部部的的折折射射光光线线，根根据据折射定律求出玻璃的折射率折射定律求出玻璃的折射率3某某同同学学用用圆圆柱柱形形玻玻璃璃砖砖做做测测定定玻玻璃璃折折射射率率

11、的的实实验验先先在在白白纸纸上上放放好好圆圆柱柱形形玻玻璃璃砖砖，在在玻玻璃璃砖砖的的一一侧侧插插上上两两枚枚大大头头针针P1和和P2，然然后后在在圆圆柱柱形形玻玻璃璃砖砖另另一一侧侧观观察察，调调整整视视线线使使P1的的像像被被P2的的像像挡挡住住，接接着着在在眼眼睛睛所所在在的的一一侧侧相相继继又又插插上上两两枚枚大大头头针针P3、P4，使使P3挡挡住住P1、P2的的像像，使使P4挡挡住住P3和和P1、P2的的像像，在在纸纸上上标标出出的的大大头头针针位位置置和和圆圆柱柱形玻璃砖的边界如图所示形玻璃砖的边界如图所示在在图图上上画画出出所所需需的的光光路路 为为了了测测量量出出玻玻璃璃砖砖折

12、折射射率率，需要测量的物理量有需要测量的物理量有 ，（要求在图上标出）（要求在图上标出）写出计算折射率的公式写出计算折射率的公式n P1P2P3P4rii和和r4.用用一一横横截截面面为为半半圆圆形形的的玻玻璃璃柱柱体体做做“测测定定玻玻璃璃折折射射率率”的的实实验验，先先在在白白纸纸上上放放好好玻玻璃璃柱柱体体,在在玻玻璃璃柱柱体体的的上上侧侧插插上上两两枚枚大大头头针针P1和和P2,然然后后在在玻玻璃璃柱柱体体的的下下侧侧观观察察,调调整整视视线线使使P1的的像像被被P2挡挡住住.接接着着在在眼眼睛睛所所在在的的一一侧侧插插两两枚枚大大头头针针P3、P4,使使P3挡挡住住P1、P2的的像像.P4挡挡住住P3和和P1、P2的的像像,在在纸纸上上标标出出的的大大头头针针位位置置和和玻玻璃璃柱柱体体轮轮廓廓如如图图所所示。示。在本题的图上画出所需的光路在本题的图上画出所需的光路为了测出棱镜玻璃的折射率为了测出棱镜玻璃的折射率,需要测量需要测量的量是的量是 ,在图上标出它们在图上标出它们.计算折射率的公式是计算折射率的公式是n=P1P2P3P4解析：解析：光路图如图所示光路图如图所示Ori入射角入射角i折射角折射角rsini/sinr.（2）乙同学测量的光路图如图乙所示，测量值nsin isin r，与真实值相等。丙丙【小结】测量玻璃砖的方法教材P67 1、2、3题【作业布置】