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《2020_2021学年高中物理第四章光的折射2学生实验：测定玻璃的折射率课件教科版选修3_4202103252224.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、2.学生实验:测定玻璃的折射率实验必备·自主学习一、实验目的掌握测定玻璃折射率的方法。二、实验原理用插针法确定光路,找出跟入射光线相对应的折射光线,用量角器测出入射角i和折射角r,根据折射定律计算出玻璃的折射率三、实验器材玻璃砖、白纸、木板、大头针四枚、图钉四枚、量角器、三角板(或直尺)、铅笔。实验过程·合作学习【实验过程】一、实验步骤1.如图所示,将白纸用图钉钉在平木板上。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
2、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O′B与bb′交于O′,直线O′B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OO′,入射角i=∠AON,折射角r=∠O′ON′,用量角器量出入射角和折射角。7.用上述方法测出入射角分别为30°、45°、60°时的折射角。二、数据处理1.计
3、算法:通过测量入射角和折射角,然后查数学用表,得出入射角和折射角的正弦值,再代入中求多次不同入射角时n的值,然后取其平均值,即为玻璃砖的折射率。2.图像法:求出多组对应的入射角与折射角的正弦值,作出sini-sinr图像,由可知图像应为直线,如图所示,其斜率为折射率。3.单位圆法:在不使用量角器的情况下,可以用画单位圆法。(1)以入射点O为圆心,以一定长度R为半径画圆,交入射光线OA于E点,交折射光线OO′于E′点,过E作NN′的垂线EH,过E′作NN′的垂线E′H′,如图所示。(2)由图中关系OE=OE′=R则只要用刻度尺测出EH、E′H′的长度就可以
4、求出n。【误差分析】1.入射光线和出射光线画得不够精确。因此,要求插大头针时两大头针间距应稍大。2.入射角、折射角测量不精确。为减小测角时的相对误差,入射角要稍大些,但不宜太大,入射角太大时,反射光较强,折射光会相对较弱。【注意事项】1.实验时,尽可能将大头针竖直插在纸上,且大头针之间及大头针与光线转折点之间的距离要稍大一些。2.入射角i应适当大一些,以减小测量角度的误差,但入射角不宜太大。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5cm以上。
5、若宽度太小,则测量误差较大。类型一 实验操作及误差分析【典例1】(2019·天津高考)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实验研析·创新学习(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________。(3)该小组选取了操作正确的实验记录,在白纸上画出光线的径
6、迹,以入射点O为圆心作圆,与入射光线、折射光线分别交于A、B点,再过A、B点作法线NN′的垂线,垂足分别为C、D点,如图所示,则玻璃的折射率n=________。(用图中线段的字母表示)【解析】(1)采用插针法测定玻璃的折射率的时候,应选定光学表面间距大一些的玻璃砖,这样光路图会更加清晰,减小误差,同时两枚大头针的距离尽量大一些,保证光线的准确度,因此A、D正确;光学表面是否平行不影响该实验的准确度,因此B错误;应选用细的大头针,因此C错误。(2)根据光的折射定律可知当选用平行的玻璃砖时出射光和入射光应是平行光,又发生了折射,因此出射光的出射点应相比入射
7、光的延长线向左平移,因此D正确,A、B、C错误。(3)由折射定律可知折射率联立解得答案:(1)A、D(2)D(3)类型二 实验数据处理【典例2】如图所示,某同学利用方格坐标纸测定半圆形玻璃砖的折射率,OA是画在纸上的直线,他在直线OA适当位置先后竖直插上P1、P2两枚大头针,如图放上玻璃砖(如粗黑线所示),然后插上P3、P4大头针。(1)其中他确定P3大头针位置的方法应是:______________________________。(2)若该同学实验操作规范准确,其记录的情况如图所示。该同学还用圆规做了一个以O为圆心,半径与玻璃砖相同的半圆(如图中虚线
8、所示)。请您帮这位同学算出折射率n=_______。【解析】(1)透过玻璃砖看,
