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博立中学高二年级(下)物理(教案)编号03第1节光的反射和折射(第2课时)实验:测定玻璃的折射率制作人:张杰审核人:高二年级组日期:2014年5月20日【实验目的】测定玻璃的折射率【实验原理】光从真空(空气)射入玻璃时,入射角的正弦与折射角的正弦的比值【实验仪器】玻璃砖、大头针、白纸一张、直尺、铅笔、量角器【实验步骤】按照图13-1-9:(1)先在白纸上画一条直线aa′作为界面,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,然后把长方形玻璃砖放在白纸上,使它的长边跟aa′对齐,画出玻璃砖的另一边bb′;(2)在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2,透过玻璃观察大头针P1、P2的像,调整视线的方向,直到P1的像被P2挡住,再在观察的这一侧插两枚大头针P3、P4,使P3挡住P1、P2的像,P4挡住P1、P2的像及P3,记下P3、P4的位置;(3)移去大头针和玻璃砖,过P3、P4引直线O′B,与bb′交于O′,直线O′B就代表了沿AO方向入射的光线透过玻璃砖后的传播方向,连接OO′,OO′就是折射光线的方向,入射角i=∠AON,折射角r=∠O′ON′;(4)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,把这些数据记入自己设计的表格里;(5)用上面的方法分别求出入射角是15°、30°、45°、60°、75°时的折射角,查出入射角和折射角的正弦值,把这些数据也记在表格里;(6)算出不同入射角的risinsin的值,比较一下,看它们是否接近于一个常数,求出几次实验中测得的risinsin的平均值,就是玻璃的折射率.【实验结论】探究结论:通过实验探究,可以发现,当入射角分别取不同值时,折射角也不同,但risinsin的值近似相等,所以说介质对光的折射率的大小由介质本身的性质决定,与入射角和折射角的大小无关.【注意事项一】(1)玻璃砖的折射面必须画准确,才能确定法线,准确地画出入射角和折射角;(2)实验时,尽可能将大头针竖直插在纸上AB、BO、CD之间、CO'之间距离要稍大一些;(3)入射角θ1应适当大一些,以减小测量角度的误差;(4)实验过程中玻璃砖与白纸的位置都不能改变,不要用手触摸玻璃砖光洁的光学面;(5)玻璃砖应选用宽度较大的,宜在5㎝以上,宽度太小则测量误差较大【注意事项二】在做此实验时,为了使测定结果更为准确,有以下几点需要注意:(1)插针P1与P2、P3与P4的间距要适当的大些,不要靠得太近,选择玻璃砖时,宽度宜大些,这样可减小确定光路方向时出现的误差,提高测量的准确度.(2)入射角不能太小(接近0°)也不能太大(接近90°),因为入射角太小时,折射角就会更小,测量时相对误差增大;入射角太大时,导致反射光太强、折射光太弱,不易观察,很难确定P3、P4的位置.图13-1-6图13-1-7(3)如果通过插针P1、P2的连线的光线射向玻璃右侧,且入射角又大于某一数值,会出现隔着玻璃砖沿P2、P1方向观察不到P1、P2两插针情况,此时的光路图如图13-1-7所示,遇到这种现象,可将玻璃砖沿aa′界面向右平移.(4)实验中一旦玻璃砖宽度所定的界面线aa′和bb′画好后,放置的玻璃砖就不要随便移动,如果玻璃砖稍微斜移动,测得的折射率肯定发生变化.如果稍微上下平移了玻璃砖对测量结果没有影响,其光路如图13-1-8所示.(5)本实验中如果采用的不是两面平行的玻璃砖而采用三棱镜、半圆形玻璃砖,只是出射光与入射光不平行,但一样能测出折射率.【例题探究】例题1.如果不用量角器测入射角和反射角的度数,怎样从几何的角度直接算出折射率?在画出光路图中作出适当的辅助线分析说明。例题2.关于图13.1-3测定玻璃折射率的实验,回答以下问题:(1)证明图中的入射光线与射出玻璃砖的光线是平行的。(2)如果光射入和射出玻璃的两个面是平行的,射出玻璃砖的光线相对入射光线来说产生了侧移。证明:入射角越大侧移越大。(3)为了减少误差,入射角大一些好还是小一些好?例题3在测定玻璃的折射率的实验中,对一块两面平行的玻璃砖,用插针法找出与入射光线对应的出射光线,现有甲、乙、丙、丁四位同学分别做出如图13-1-3所示的四组插针结果.图13-1-3(1)从图上看,肯定把大头针插错了的同学是________________________________.(2)从图上看,测量结果准确度最高的同学是________________________________.思路解析:由上图可知,乙图中出射线向左上侧偏移不符合实际,肯定插错了,甲、丙和丁相比较,前面两者入射角及两个插针间距比图丁小些,故丁同学测量最准确.答案:(1)乙(2)丁方法小结:光线透过平行玻璃砖时出射光线与入射光线平行,且从空气射入玻璃时,入射角大于折射角,因而光线透出时相当于入射光线向右下侧发生偏移,另外,插针确定光路时,入射角稍大些好且插针相距稍远些好.例题4.如图13-1-4所示,在用插针法测定玻璃折射率的实验中,以下各说法正确的是()图13-1-4A.P1、P2及P3、P4之间的距离适当大些,可以提高准确度B.P1、P2及P3、P4之间的距离取得小些,可以提高准确度C.入射角i适当大些,可以提高准确度D.入射角太大,入射光线会在玻璃砖的内表面发生全反射,使实验无法进行例题5如图13-1-5所示中一半圆形玻璃外面插下P1、P2、P3、P4四个大头针,P3、P4可挡住P1、P2所成的像,已知O、P2、P1在一直线上,O、P3、P4也在一直线上,P1、P4点分别为(1,3)、(-3,-1),则折射率为___________________,若将玻璃砖绕O点在纸面上旋转15°,仍要P4挡住P2、P1像,则P4′点的坐标为______________.图13-1-5答案:3(-3,+1)
本文标题:测定玻璃的折射率(教案三)
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