2020版高考物理人教版山东一轮复习课件：实验18 测定玻璃的折射率(共22张PPT).ppt

实验18测定玻璃的折射率,-2-,一、实验目的测定玻璃的折射率。二、实验原理如图所示,通过插针法找出跟入射光线AO1对应的出射光线O2B,从而找出折射光线O1O2和折射角2,再根据n= 求出玻璃的折射率。,-3-,三、实验器材木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、刻度尺、铅笔。四、实验步骤1.如图所示,把白纸铺在木板上。,-4-,2.在白纸上画一直线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。3.把长方形玻璃砖放在白纸上,并使其长边与aa'重合,再用刻度尺画出玻璃砖的另一边bb'。4.在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2。5.从玻璃砖bb'一侧透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像,调整视线的方向直到P1的像被P2的像挡住。再在bb'一侧插上两枚大头针P3、P4,使P3能挡住P1、P2的像,P4能挡住P3本身及P1、P2的像。6.移去玻璃砖,在拔掉P1、P2、P3、P4的同时分别记下它们的位置,过P3、P4作直线O'B交bb'于O'。连接O、O',OO'就是玻璃砖内折射光线的方向。AON为入射角,O'ON'为折射角。7.改变入射角,重复实验。,-5-,五、数据处理1.计算法用量角器测量入射角1和折射角2,并查出其正弦值sin 1和sin 2。算出不同入射角时的 ,并取平均值。2.作sin 1-sin 2图象改变不同的入射角1,测出不同的折射角2,作sin 1-sin 2图象,由n= 可知图象应为直线,如图所示,其斜率为玻璃的折射率。,-6-,3.辅助线段法利用刻度尺作辅助线,测出辅助线的长度大小,求玻璃的折射率。,-7-,4.单位圆法,-8-,六、误差分析1.入射光线、出射光线确定的准确性造成误差,故在入射侧和出射侧所插两枚大头针的间距应大一些。2.入射角和折射角的测量造成误差。入射角应适当大一些,可以减小测量的相对误差。,-9-,七、注意事项1.实验时,应尽可能将大头针竖直插在纸上,且P1和P2之间、P3和P4之间、P2与O、P3与O'之间距离要稍大一些。2.入射角1不宜太大(接近90°),也不宜太小(接近0°)。当1太大时,反射光较强,出射光较弱;当1太小时,入射角、折射角测量的相对误差较大。3.操作时,手不能触摸玻璃砖的光洁光学面,更不能把玻璃砖界面当作尺子画界线。4.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5 cm以上,若宽度太小,则测量误差较大。,-10-,典例(2018·福建龙岩期中)在测定玻璃折射率的实验中:(1)某同学实验插针的步骤如下(2)以通过P1、P2的直线与玻璃砖的交点O为圆心,以某一适当长度R为半径画圆,与OA交于A,与OO'的延长线交于C,如图所示,过A、C分别作玻璃砖界面的法线MN的垂线,图中B、D分别为垂足,用刻度尺量得AB=45 mm,CD=30 mm,则玻璃砖的折射率为。,A.在表示入射光线的AO上插上大头针P1、P2;B.通过玻璃砖观察P2、P1,调整视线,直到P1的像被P2的像挡住;C.再观察一侧插上大头针P3、P4,记下P3、P4的位置。这位同学在操作中有什么重要疏漏?,-11-,(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所示的四组插针结果。从图上看,肯定把针插错了的同学是。 从图上看,测量结果准确度最高的同学是。,-12-,答案: (1)插针时应使P3挡住P1和P2的像,P4挡住P1、P2、P3的像(2)1.5(3)丙丁解析: (1)这位同学在操作中的重要疏漏是:插针时应使P3挡住P1和P2的像,P4挡住P1、P2、P3的像。,-13-,(3)作出光路图如图所示,可知丙图出射光线与入射光线在同一直线上,肯定把针插错了。入射角和折射角较大,角度测量的相对误差较小,计算出的折射率准确度高,从图上看,测量结果准确度最高的同学是丁。,-14-,1.(2018·福建厦门)某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率,所用的玻璃砖两面平行。正确操作后,作出的光路图及测出的相关角度如图所示。(1)此玻璃的折射率计算式为n=(用图中的1、2表示)。 (2)如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择,为了减小误差,应选用宽度(选填“大”或“小”)的玻璃砖来测量。,-15-,解析:(1)光线由空气射入玻璃的入射角i=90°-1,折射角=90°-2,砖对光线的影响可知,玻璃砖宽度越大,侧移量越大,折射角的测量误差越小。,-16-,2.(2018·上海长宁模拟)某同学为了测量截面为正三角形的玻璃三棱镜的折射率,先在白纸上放好三棱镜,在棱镜的左侧插上两枚大头针P1和P2,然后在棱镜的右侧观察到P1和P2的像,当P1的像恰好被P2的像挡住时,插上大头针P3和P4,使P3挡住P1、P2的像,P4也挡住P1、P2的像,在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图所示。,-17-,(1)在图上画出对应的光路。(2)为了测出三棱镜玻璃材料的折射率,若以AB为分界面,需要测量的量是,在图上标出它们。 (3)三棱镜玻璃材料折射率的计算公式是n=。 (4)若在描绘三棱镜轮廓的过程中,放置三棱镜的位置发生了微小的平移(移至图中的虚线位置,底边仍重合),若仍以AB为分界面,则三棱镜玻璃材料折射率的测量值真实值(选填“大于”“小于”或“等于”)。,-18-,解析: (1)光路图如图所示。(2)若以AB为分界面,需要测量的量为入射角1、折射角2。(3)该三棱镜玻璃材料的折射率的计算公式为(4)若在描绘三棱镜轮廓的过程中,放置三棱镜的位置发生了微小的平移,仍以AB为分界面,将入射光线与AB的交点和出射光线与BC的交点连接起来,从而可知该连接线发生偏转,导致折射角变小,所以测量值比真实值大。,-19-,3.(2018·内蒙古松山月考)某同学用圆柱形玻璃砖做测定玻璃折射率的实验,先在白纸上放好圆柱形玻璃砖,在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2,然后在圆柱形玻璃砖另一侧观察,调整视线使P1的像被P2的像挡住,接着在眼睛所在一侧相继又插上两枚大头针P3、P4,使P3挡住P1、P2的像,使P4挡住P3和P1、P2的像,在纸上标出的大头针位置和圆柱形玻璃砖的边界如图甲所示。,-20-,(1)在图上画出所需的光路。(2)为了测量出玻璃砖折射率,需要测量的物理量有(要求在图上标出)。 (3)写出计算折射率的公式n=。 (4)如图乙所示,将刻度尺直立在装满某种透明液体的宽口瓶中(液体未漏出),从刻度尺上A、B两点射出的光线AC和BC在C点被折射和反射后都沿直线CD传播,已知刻度尺上相邻两根长刻度线间的距离为1 cm,刻度尺右边缘与宽口瓶右内壁间的距离d=2.5 cm,由此可知,瓶内液体的折射率n=(可保留根号)。,-21-,-22-,