科學(xué)測(cè)量玻璃的折射率課件高二上學(xué)期物理選擇性

第四章

光的折射和全反射第2節(jié)科學(xué)測(cè)量：玻璃的折射率真的是鉆石嗎？材料的折射率是光學(xué)材料的重要指標(biāo)。例如，在制造汽車擋風(fēng)玻璃時(shí)，對(duì)折射率和形狀都有十分嚴(yán)格的要求;在鉆石鑒定過(guò)程中，常常根據(jù)折射率的大小來(lái)判斷鉆石的真?zhèn)巍８鶕?jù)折射定律可以測(cè)量玻璃的折射率。汽車擋風(fēng)玻璃1.會(huì)測(cè)量玻璃等材料的折射率。2.知道用插針?lè)ù_定光路圖。3.能正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，知道實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)，會(huì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的誤差分析。實(shí)驗(yàn)測(cè)量玻璃的折射率長(zhǎng)方形玻璃磚、白紙、木板、大頭針、圖釘、量角器、三角板(或直尺)、鉛筆。

1.實(shí)驗(yàn)原理2.實(shí)驗(yàn)器材3.實(shí)驗(yàn)步驟（1）鋪紙（將白紙用圖釘固定在木板上）；（2）在白紙上畫一條線a作為界面，過(guò)a上的一點(diǎn)O（作為入射點(diǎn)）畫法線NN′，并畫AO作為入射光線；（3）把玻璃磚放在白紙上，使它的一邊與a對(duì)齊（確保O為實(shí)際入射點(diǎn)），確定玻璃磚的另一界面a′（確保出射點(diǎn)準(zhǔn)確）；（4）在直線AO上豎直插大頭針P1、P2，透過(guò)玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像，調(diào)整視線讓P2擋住P1的像。再在另一側(cè)豎直插上兩枚大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P3、P2、P1的像，記下P3、P4位置；（5）移去大頭針和玻璃磚，過(guò)P3、P4所在處作直線DC與a′交于O′（作為實(shí)際出射點(diǎn)），直線O′D代表沿AO方向的入射光通過(guò)玻璃磚后的傳播方向；（6）連接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，求出對(duì)應(yīng)的正弦值，記錄在表格中；（7）用上述方法求出入射角分別為300、450、600時(shí)的折射角，查出它們的正弦值，填入表格中；（8）算出不同入射角時(shí)的入射角與折射角的正弦比值，最后求出幾次實(shí)驗(yàn)的平均值為折射率。

（2）圖象法4.數(shù)據(jù)處理（1）平均值法

（3）作圖法（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，盡可能將大頭針豎直插在紙上，且P1和P2之間，P2與O點(diǎn)之間，P3與P4之間，P3與O′點(diǎn)之間距離要稍大一些。（2）入射角θ1應(yīng)適當(dāng)大一些，以減小測(cè)量角度的誤差，但入射角不宜太大，也不宜太小。（3）在操作時(shí)，手不能觸摸玻璃磚的光潔面。更不能把玻璃磚界面當(dāng)尺子畫界線。（4）在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，玻璃磚與白紙的相對(duì)位置不能改變。（5）玻璃磚應(yīng)選用寬度較大的，宜在5cm以上。若寬度太小，則測(cè)量誤差較大。5.注意事項(xiàng)（1）入射光線和出射光線確定得不夠精確，因此要求插大頭針時(shí)，兩大頭針間距應(yīng)適當(dāng)大一些。（2）入射角和折射角的測(cè)量造成誤差，故入射角應(yīng)適當(dāng)大些，以減小測(cè)量的相對(duì)誤差。6.誤差分析1.在用兩面平行的玻璃磚測(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)中，其實(shí)驗(yàn)光路圖如圖所示，對(duì)實(shí)驗(yàn)中的一些具體問(wèn)題，下列說(shuō)法正確的是（）A．若P1、P2的距離較大時(shí)，通過(guò)玻璃磚會(huì)看不到P1、P2的像B．實(shí)驗(yàn)中為方便操作可用玻璃磚代替尺子畫線。C．為了減小作圖誤差，P3和P4的距離應(yīng)適當(dāng)大一些D．為減小測(cè)量誤差，P1、P2連線與玻璃磚界面法線的夾角越大越好C2.如圖所示，在做“測(cè)量玻璃的折射率”實(shí)驗(yàn)時(shí)，先在白紙上放好一塊兩面平行的玻璃磚，描出玻璃磚的兩個(gè)邊MN和PQ，在玻璃磚的一側(cè)插上兩枚大頭針P1和P2，然后在另一側(cè)透過(guò)玻璃磚觀察，再插上大頭針P3、P4，然后做出光路圖，根據(jù)光路圖計(jì)算得出玻璃的折射率。關(guān)于此實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法中正確的是（）A.大頭針P4

須擋住P3及P1、P2的像B.入射角越大，折射率的測(cè)量越準(zhǔn)確C.利用量角器量出i1、i2，不可求出玻璃磚的折射率D.如果誤將玻璃磚的邊PQ畫到P′Q′，折射率的測(cè)量值將偏大A3.某同學(xué)由于沒(méi)有量角器,他在完成了光路圖后,以O(shè)點(diǎn)為圓心,10cm為半徑畫圓,分別交線段OA于A點(diǎn),交線段OO'的延長(zhǎng)線于C點(diǎn),過(guò)A點(diǎn)作法線NN'的垂線AB交NN'于B點(diǎn),過(guò)C點(diǎn)作法線NN'的垂線CD交NN'于D點(diǎn),如圖所示。用刻度尺量得OB=8cm,CD=4cm,由此可得出玻璃的折射率n=

。

1.54.在利用插針?lè)y(cè)量玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)中:(1)甲同學(xué)在紙上正確畫出玻璃磚的兩個(gè)界面aa'和bb'后,不小心碰了玻璃磚使它向aa'方向平移了少許,如圖甲所示。則他測(cè)出的折射率將

(選填“偏大”“偏小”或“不變”);

(2)乙同學(xué)在畫界