高考物理一轮复习3：实验十四 测定玻璃的折射率精品课件

七、误差分析 (1)入射光线、出射光线确定的准确性造成误差，故入射 侧、出射侧所插两枚大头针间距应大一些。 (2)入射角和折射角的测量造成误差，故入射角应适当大 些，以减小测量的相对误差。
考点一 实验原理与操作
[例1] (2012·江苏高考)“测定玻璃的折射率”实验中，在
玻璃砖的一侧竖直插两个大头针A、B，在另一侧再竖直插两个
图实－14－2
(3)把长方形玻璃砖放在白纸上，并使其长边与aa′重合，
再用直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。
使实验无法进行
⑤P1、P2的间距和入射角的大小均与实验的准确度无关
A．①③
B．②④
C．③⑤
D．①④
解析：因为实验中的入射光线和折射光线都是隔着玻璃砖观察 在一直线上的大头针确定的，相互间的距离太小，容易出现偏 差，①正确②错误。入射角适当大些，相应的折射角也增大， 折射现象较明显，容易测量些，③正确⑤错误。由于光通过玻 璃砖时，各相关角度互相制约着，其出射角恒等于入射角，而 对于入射的界面，光线是从光疏介质射入光密介质，折射角必 小于入射角，当入射角趋于最大值 90°时，折射角也趋于最大值 θ2max，而对于出射的界面，在玻璃砖内的折射光线的入射角最 大值也只能为 θ2max，根据光路可逆原理，出射角最大值也趋于 90°，即始终能透过玻璃砖看到入射光线，④错。 答案：A
[题组演练] 1．如图实－14－7所示，用插针法测定玻璃的折
射率的实验中，以下各说法中正确的是( )
①P1、P2及P3、P4之间的距离适当大些，可以
提高准确度
图实－14－7
②P1、P2及P3、P4之间的距离取得小些，可以提高准确度
③入射角θ1适当大些，可以提高准确度
④入射角太大，入射光线会在玻璃砖的内表面发生全反射，
大头针挡住前面的 A、B 的像来确定 C，同样插
入大头针
D
挡住
C
及
A、B
的像，C
和
D
确定了出 图实－14－6
射光线，利用入射点和出射点的连线来确定折射光线，作出法线
FG，连接 OO′，以 O 点为圆心画圆，分别交 AB、OO′于 E、Q
两点，分别过 E、Q 向 GF 作垂线 EG、FQ 并用毫米刻度尺测其
长度，如图实－14－6 所示，根据 n＝ssiinn θθ12可得：n＝EFGQ＝1.8。 [答案] 挡住C及AB的像 1.8(1.6～1.9)
[解析] 测定玻璃折射率的实验是利用大
头针得到进入玻璃的入射光线，在另一侧插入
大头针挡住前面的 A、B 的像来确定 C，同样插
入大头针
D
挡住
C
及
A、Bቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
的像，C
图实－14－3
3．“单位圆法”确定sinθ1、sinθ2，计算折射率n 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′。如图实－14－4所示，sin θ1＝EOHE，sin θ2
图实－14－4
＝EO′EH′′，OE＝OE′＝R，则n＝ssiinn θθ12＝E′EHH′。只要用刻度
和
D
确定了出 图实－14－6
射光线，利用入射点和出射点的连线来确定折射光线，作出法线
FG，连接 OO′，以 O 点为圆心画圆，分别交 AB、OO′于 E、Q
两点，分别过 E、Q 向 GF 作垂线 EG、FQ 并用毫米刻度尺测其
长度，如图实－14－6 所示，根据 n＝ssiinn θθ12可得：n＝EFGQ＝1.8。 [答案] 挡住C及AB的像 1.8(1.6～1.9)
实验十四 测定玻璃的折射率
一、实验目的 (1)测定玻璃的折射率。 (2)学会用插针法确定光路。
二、实验原理
如图实－14－1所示，当光线AO1以一定的入射角θ1穿过两
面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO1对应的出
射光线O2B，从而求出折射光线O1O2和折射角θ2，再根据n＝
sin sin
五、数据处理
1．计算法
用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1
和sin
θ2。算出不同入射角时的ssiinn
θ1，并取平均值。 θ2
2．作sin θ1－sin θ2图象
改变不同的入射角θ1，测出不同的折射角θ2，
作sin θ1－sin θ2图象，由n＝ssiinn θθ12可知图象应为 直线，如图实－14－3所示，其斜率为折射率。
θθ12或n＝QPNN′算出玻璃的折射率。
图实－14－1
三、实验器材
玻璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器(或圆规)、三
角板、铅笔。
四、实验步骤
(1)如图实－14－2所示，把白纸铺在木板上。
(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。
尺测出EH、E′H′的长度就可以求出n。
六、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 θ1 不宜太大(接近 90°)，也不宜太小(接近 0°)。太 大：反射光较强，出射光较弱；太小：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。
大头针C、D。在插入第四个大头针D时，要使它________。如
图实－14－5是在白纸上留下的实验痕迹，其
中直线a、a′是描在纸上的玻璃砖的两个边。
根据该图可算得玻璃的折射率n＝________。
(计算结果保留两位有效数字)
图实－14－5
[解析] 测定玻璃折射率的实验是利用大
头针得到进入玻璃的入射光线，在另一侧插入