选修3-4《实验：测定玻璃的折射率》教学案

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1、实验测定玻璃的折射率一、考情分析考试大纲考纲解读实验十四：测定玻璃的折射率二、考点知识梳理(一)实验目的：___________________________________。(二)实验原理本实验是利用“插针法”来确定光路。具体的讲是，用“插针法”来确定两个界面的入射光线和出射光线，如图中和，由入射光线与界面交于图中O点即入射点，出射光线与界面交于图中点即为出射点，连接即是光在玻璃砖内的折射线，过O点作出法线，用量角器量出入射角i和折射角r，如图所示，利用____________，求出n(三)实验

2、器材玻璃砖，白纸，木板，大头针，图钉，量角器，三角板，铅笔。三、考点知识解读剖析：图14-1（一）、实验步骤：1.将白纸用图钉按在绘图板上.2.在白纸上画出一条直线’作为界面(线)，过’上的一点画出界面的法线’，并画一条线段作为入射光线.3.把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟’对齐，画出玻璃砖的另一边’.4.在直线上竖直插上两枚大头针、，透过玻璃砖观察大头针、的像，10/10调整视线方向，直到档住的像.再在观察的这一侧插两枚大头针、，使档住、的像，档住及、的像，记下、的位置.5.移去大头针和玻璃

3、砖，过、所在处作直线’，与’交于’，直线’就代表了沿方向入射的光线通过玻璃砖后的传播方向.6.连接’，入射角，折射角'’.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.7.用上述方法分别求出入射角分别为300、450、600时的折射角，查出它们的正弦值，填人表格中.8.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，即为玻璃砖折射率的测量值.（二）、注意事项：1.实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且和之间、与点之间、与之间、与’之间距离要稍

4、大一些.2.入射角应适当大一些，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光学面.更不能用玻璃砖界面代替直尺画界线.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5cm以上.若宽度太小，则测量误差较大.（三）、其他数据处理方法此实验是通过测量入射角和折射角，然后查数学用表，找出入射角和折射角的正弦值，再代人中求玻璃的折射率.除运用此方法之外，还有以下处10/10理数据的方法：1.在找到人射光线和折射光线以后，以入射点为

5、圆心，以任意长为半径画圆，分别与交于点，与’(或’的延长线)交于点，过、两点分别向’作垂线，交’于’、’，用直尺量出’和’的长.如图14-3-3所示.图14-2由于，而CO=DO，所以折射率重复以上实验，求得各次折射率计算值，然后求其平均值即为玻璃砖折射率的测量值.2.根据折射定律可得因此有在多次改变入射角、测量相对应的入射角和折射角正弦值基础上，以值为横坐标，以值为纵坐标建立直角坐标系.如图实14-3所示.图14-3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，设斜率为，则.故玻璃砖折射

6、率（四）、误差来源及分析1.确定入射光线和出射光线时存在误差.2.测量入射角和折射角时存在测量误差.[例题]用三棱镜测定玻璃折射率的实验中，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜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挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P210/10的像.在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图所示。图14-4(1)在本题的图14-4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

7、是__________和__________，在图上标出它们；(3)计算折射率的公式是n=__________。(1)如图实14-5所示，画出通过P1和P2、P3和P4的光线，分别与AC、AB边交于O、O′点，连结OO′。图14-5(2)过O点作AC的法线，标明入射角θ1和折射角θ2，并画出虚线部分，测出入射角θ1和折射角θ2(或线段EF、OE、GH、OG的长度)。(3)n=(或n==/=·，若作图时取OG=OE，则n=，可以简化计算)。【变式训练】用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中，某同学画

8、好玻璃砖的界面和后，实验过程中不慎将玻璃砖向上平移了一些，如图实14-6所示，而实验的其它操作均正确，则测得的折射率将().偏大.偏小图14-6.不变图14-7.无法确定解析：该同学确定好了四枚大头针的位置以后，把玻璃砖移走，是按原来画好的两个界面和作光路图的，如图实14-7所示，入射点为，出射点为，即他认为玻璃砖内的折射光线是10/10。而由于做实验过程中，把玻璃砖线上平移到了如图所示的位置上，入射到玻璃砖上表面的光线其实在玻璃砖上表面的点就发射了折射，玻璃砖内的折