高中物理第4章光第二节测定介质的折射率素材粤教版选修3_4

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高中物理第四章光第二节测定介质的折射率学案(含解析)粤教版选修3_4

第二节测定介质的折射率4．会正确地处理实验数据．一、实验原理用插针法确定光路，找出与入射光线对应的玻璃中的折射光线，从而测出一组对应的入射角θ1和折射角θ2，根据折射定律n ＝sin θ1sin θ2，求出玻璃的折射率．二、实验步骤1．将白纸用图钉钉在木板上．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，如图．3．把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟aa ′对齐，画出玻璃砖的另一边bb ′．4．在线段AO 上竖直插上两枚大头针P 1、P 2，透过玻璃砖观察大头针P 1、P 2的像，调整视线方向直到P 2的像挡住P 1的像．再在观察者一侧竖直插上两枚大头针P 3、P 4，使P 3挡住P 1、P 2的像，P 4挡住P 3及P 1、P 2的像，记下P 3、P 4的位置．5．移去大头针和玻璃砖，过P 3、P 4所在处作线段O ′B 与bb ′交于O ′，线段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θ1＝∠AON ，折射角θ2＝∠O ′ON ′，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，把这些数据记录在自己设计的表格中．7．用上述方法分别求出入射角分别为30°、45°、60°时的折射角，查出它们的正弦值，填入表格中．8．算出不同入射角时的比值sin θ1sin θ2，最后求出在几次实验中所测sin θ1sin θ2的平均值，即为玻璃砖的折射率．预习交流本实验是用插针法测两面平行的玻璃砖的折射率，如果没有长方形玻璃砖，用两面不平行的玻璃砖能否测出玻璃的折射率？答案：能．如图所示，按照本实验的方法可以确定入射光线AO 的位置和入射角θ1，也可以确定出射光线O ′B 的位置，连结入射点O 和出射点O ′的光线即为与AO 对应的折射光线OO ′，由此可以确定折射角θ2，再由n ＝sin θ1sin θ2即可求出玻璃的折射率．一、实验过程和数据处理1．本实验需要哪些实验器材？答案：玻璃砖、大头针、平木板、白纸、图钉、直尺、量角器．2．怎样确定与入射光线AO 相对应的折射光线？答案：在玻璃砖的一侧AO 上插两个大头针A 、B ，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使B 把A 的像挡住．在眼睛这一侧再插第三个大头针C ，使它把A 、B 的像都挡住，插第四个大头针D ，使它把A 、B 、C 的像都挡住，那么后两个大头针就确定了从玻璃砖射出的光线，然后联接入射点与出射点，即为折射光线．3．为了测定玻璃砖的折射率，需测量相应什么量？为了减小实验误差，应采取哪些措施？答案：用量角器测量θ1、θ2．应改变入射角多做几次，求折射率的平均值．4．在本实验中为了尽可能提高实验的精确度，需要测出多个不同的入射角对应的折射角，算出不同入射角时的比值sin θ1sin θ2，最后求出所测sin θ1sin θ2的平均值，作为玻璃砖的折射率，这样做虽然能减小误差，但数据处理过程非常麻烦．请大家讨论有没有更简洁的处理数据的方法？答案：方法一（单位圆法）在找到入射光线和折射光线以后，以O 为圆心，以任意长为半径画圆，分别与AO 交于C 点，与OO ′（或OO ′的延长线）交于D 点，过C 、D 两点分别向NN ′作垂线，交NN ′于C ′、D ′，用直尺量出CC ′和DD ′的长，如图所示．由于sin θ1＝CC CO'，sin θ2＝DD DO ' 而CO ＝DO ，所以折射率n ＝sin θ1sin θ2＝CC DD '' 重复以上实验，求得各次折射率的计算值，然后求其平均值即为玻璃砖折射率的测量值．方法二（图象法）根据折射定律可得n ＝sin θ1sin θ2，因此有sin θ2＝1nsin θ1．在多次改变入射角，测量相对应的入射角和折射角正弦值的基础上，以sin θ1值为横坐标、以sin θ2值为纵坐标，建立直角坐标系，如图所示．描数据点，过数据点连线得一条过原点的直线．求解图线斜率，设斜率为k ，则k ＝1n ，即玻璃砖折射率n ＝1k．某同学做测定玻璃折射率实验时，用他测得的多组入射角θ1与折射角θ2，作出sin θ1－sin θ2图象如图所示，下列判断中哪些是正确的（）．A ．他做实验时，光线是由空气射入玻璃的B ．玻璃的折射率为0.67C ．玻璃的折射率约为1.5D ．他做实验时，光线是由玻璃射入空气的答案：AC解析：由题图可知入射角大于折射角，光线是由光疏介质射入光密介质，故A 正确，D错误；任何介质的折射率都大于1，故B 错误；由折射率公式n ＝sin θ1sin θ2，可得n ＝10.67≈1.5，故C 正确．1．用单位圆法处理数据．把测量入射角和折射角转化为测量长度，易操作，误差小．2．用图象法处理数据．可以最大限度地减小偶然误差．二、误差分析和注意事项用插针法只能粗略地测玻璃砖的折射率，为了提高实验的精确度，请大家讨论引起误差的原因和实验中提高精确度的方法．答案：1．入射光线和出射光线确定得不够精确，因此要求插大头针时，两大头针间距应适当大一些．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．如图所示，用插针法测定玻璃折射率的实验中，以下说法正确的是（）．A ．P 1、P 2及P 3、P 4之间的距离适当大些，可以提高准确度B ．P 1、P 2及P 3、P 4之间的距离取得小些，可以提高准确度C ．入射角θ1适当大些，可以提高准确度D ．入射角θ1适当小些，可以提高准确度答案：AC解析：P 1、P 2及P 3、P 4之间的距离适当大些，可以减小确定光路方向时的误差，故A 对、B 错；入射角θ1适当大些，可以减小测量角度时的误差，C 正确，D 错误．1．实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且P 1和P 2之间、P 2和O 点之间、P 3和P 4之间、P 3和O ′点之间距离稍大一些，可以减小确定入射光线和出射光线的误差．2．入射角θ1应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜过大，入射角过大，不容易找到出射光线．3．在操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁面，更不能把玻璃砖当尺子画界线．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，宜选在5 cm 以上的玻璃砖．若宽度太小，则测量误差较大．1．如图所示，一玻璃柱体的横截面为半圆形．单色光束从空气射入柱体的O 点（半圆的圆心），产生反射光束1和折射光束2．已知玻璃柱的折射率为3，入射角为45°（相应的折射角为24°）．现保持入射光不变，将半圆柱绕通过O 点垂直于纸面的轴线顺时针转过15°，如图中虚线所示，则（）．A ．光束1转过15°B ．光束1转过30°C ．光束2转过的角度小于15°D ．光束2转过的角度大于15°答案：BC解析：转动前，光束1（反射光线）与入射光线间的夹角为A ＝45°×2＝90°，光束2（折射光线）与入射光线间的夹角为B ＝（45°＋90°＋24°）＝159°；转动后，反射光与入射光的夹角A ′＝60°×2＝120°，根据折射定律sin 60°sin r ＝3得r ＝30°，则折射光线与入射光线间的夹角为B ′＝30°＋90°＋30°＝150°，得ΔA ＝A ′－A ＝30°，ΔB ＝B －B ′＝9°，故B 、C 项正确．2．某同学用插针法测定玻璃砖的折射率，他的实验方法和操作步骤正确无误．但他处理实验记录时发现玻璃砖的两个光学面aa ′与bb ′不平行，如图所示，则（）．A ．P 1P 2与P 3P 4两条直线平行B ．P 1P 2与P 3P 4两条直线不平行C ．他测出的折射率偏大D ．他测出的折射率不受影响答案：BD解析：如题图所示．在光线由aa ′面进入玻璃砖的偏折现象中：由折射定律n ＝sin αsin β在光线由bb ′射出玻璃砖的现象中，同理n ＝sin r sin i若aa ′与bb ′平行，则i ＝β，因此：α＝r ．此时入射光线AO 与出射光线O ′B 平行．若aa ′与bb ′不平行，则i ≠β，因此α≠r ．此时入射光线AO 与出射光线O ′B 不平行．选项B 正确．在具体测定折射率时，如果实验方法、光路均准确无误，折射率的测量值应不受aa ′与bb ′是否平行的影响，选项D 正确．3．用三棱镜测定玻璃折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插上两枚大头针P 1和P 2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P 1的像被P 2挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P 3和P 4，使P 3挡住P 1、P 2的像，P 4挡住P 3和P 1、P 2的像，在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图所示．（1）在本题的图上画出所需的光路．（2）为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量的量是________．（3）计算折射率的公式是n ＝________．答案：（1）略（2）i 、r 或EF 、OG 、OE 、GH（3）sin i sin r （或EF OE ·OG GH）解析：（1）如下图所示，画出通过P 1、P 2、P 3、P 4的光线，注意棱镜内的那部分路径必须画出．（2）入射角i ，折射角r 或填线段EF 、OE 、GH 、OG ．（3）sin sin i n r =或EF OG n OE GH=⋅ 4．用“插针法”测定透明半圆柱玻璃砖的折射率，O 为玻璃砖截面的圆心，使入射光线跟玻璃砖的平面垂直，如图所示的四个图中，P 1、P 2、P 3和P 4是四个学生实验插针的结果．（1）在这四个图中肯定把针插错了的是__________．（2）在这四个图中可以比较准确地测出折射率的是__________，计算折射率的公式是__________．答案：（1）A （2）D n ＝sin θ2sin θ1解析：（1）垂直射入半圆柱玻璃砖平面的光线，经玻璃砖折射后，折射光线不能与入射光线平行（除过圆心的光线），A 错．（2）测量比较准确的是D 图，因B 图的入射光线经过圆心，出射光线没有发生折射，C 图的入射光线离圆心太近，射到圆界面上时，入射角太小不易测量，会产生较大的误差．测量出入射角θ1与折射角θ2后，由折射定律求出折射率n ＝sin θ2sin θ1． 5．如图所示，用某种透光物质制成的直角三棱镜ABC ；在垂直于AC 面的直线MN 上插两枚大头针P 1、P 2，在AB 面的左侧透过棱镜观察大头针P 1、P 2的像，调整视线方向，直到P 1的像________，再在观察的这一侧先后插上两枚大头针P 3、P 4，使P 3________，P 4________．记下P 3、P 4的位置，移去大头针和三棱镜，过P 3、P 4的位置作直线与AB 面相交于D ，量出该直线与AB 面的夹角为45°．则该透光物质的折射率n ＝________，并在图中画出正确完整的光路图．答案：让P 2的像挡住挡住P 1、P 2的像挡住P 3以及P 1、P 2的像 2 见解析图解析：通过作图找出BC 面上的反射点和AB 面上的出射点，则由几何知识可得各角的大小，如图所示，则sin 45sin 30n ︒==︒P1的像让P2的像挡住、P3挡住P1、P2的像，P4应挡住P3以及P1、P2的像．。

物理粤教版选修3-4学案：课棠互动第4章第2节测定介质的折射率 Word版含解析

课堂互动三点剖析1.测定玻璃折射率的原理本实验要测定玻璃折射率，根据折射定律n=21sin sin θθ，我们需要测量入射角和折射角.所用的光线不是方向性很好的激光，而是普通的光.我们用插针法确定光路，找出入射光线和出射光线，然后拿去玻璃砖画出折射光线，量出入射角和折射角，就可以测得玻璃砖的折射率.用这种方法也可以测得其他形状的玻璃砖（比如三角形、半圆形玻璃砖）的折射率.还可测出一表面镀银的（光线不能通过此表面）平行玻璃砖的折射率如例1.2.对实验的创新设计和数据处理课本实验用的截面是矩形的玻璃砖，用的是互相平行的两个界面.按照本实验的原理截面是三角形、圆形都可以，但是一般要求光束从一个界面进入介质，从第二个界面必须离开介质，这样只要找到入射点和出射点，然后连成直线就是在介质中的光线.例2这个实验的两个界面是互相垂直的，并且利用直角三角形把角的正弦换成边的比，这样就不需要量角度了，通过刻度尺测量长度就能得到折射率了.各个击破【例1】(2006全国高考Ⅱ22)一块玻璃砖有两个相互平行的表面，其中一个表面是镀银的（光线不能通过此表面）.现要测定此玻璃的折射率.给定的器材还有：白纸、铅笔、大头针4枚（P 1、P 2、P 3、P 4）、带有刻度的直角三角板、量角器.实验时，先将玻璃砖放到白纸上，使上述两个相互平行的表面与纸面垂直。

在纸上画出直线aa′和bb′，aa′表示镀银的玻璃表面，bb′表示另一表面，如图4-2-2所示.然后，在白纸上竖直插上两枚大头针P 1、P 2（位置如图）.用P 1、P 2的连线表示入射光线.图4-2-2ⅰ.为了测量折射率，应如何正确使用大头针P 3、P 4？试在题图中标出P 3、P 4的位置.ⅱ.然后，移去玻璃砖与大头针.试在题图中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角θ1与折射角θ2.简要写出作图步骤.ⅲ.写出用θ1、θ2表示的折射率公式为n=解答：ⅰ.在bb′一侧观察P 1、P 2（经过bb′折射aa′反射，再经bb′折射后）的像，在适当的位置插上P 3，使得P 3与P 1、P 2的像在一条直线上，即让P 3挡住P 1、P 2的像；再插上P 4，让它挡住P 3（或P 1）的像和P 3.P 3、P 4的位置如图4-2-3.图4-2-3ⅱ.①过P 1、P 2作直线与bb′交于O ；②过P 3、P 4作直线与bb′交于O′；③利用刻度尺找到OO′的中点M ；④过O 点作bb ′的垂线CD ，过M 点作bb′的垂线与aa′相交于N ，如图4-2-3所示，连接ON ； ⑤∠P 1OD=θ1，∠CON=θ2.ⅲ.21sin sin θθ 【例2】一细激光束AO ，射到长方形玻璃砖上的O 点，其反射光线为OB 、折射光线为OC ，如图4-2-4所示.如果量出O 点到玻璃底面的距离为H ，C 到玻璃砖左侧底部的点O′的距离为L 1，反射光线与CO′延长线的交点B 到O′的距离为L 2，试求出玻璃的折射率.图4-2-4解析：这是测定玻璃折射率的一种简易方法.由几何知识求出入射角的正弦和折射角的正弦，据折射定律就可以求出折射率.根据折射定律n=r i sin sin ，由图可知sini′=222L H H +,sinr=212L H H +，据反射定律sini′=sini ，所以n=222212LH L H ++. 答案：n=222212L H L H ++课堂互动三点剖析1.经典的相对性原理，狭义相对论的两个基本假设经典的相对性原理：力学规律在任何惯性系中都是相同的.狭义相对论的两个基本假设：（1)狭义相对性原理：在不同的惯性系中，一切物理规律都是相同的.（2)光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性系中都是相同的.2.“同时”的相对性在狭义相对论的时空观中认为：同时是相对的，即在一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件，在另一个惯性系中不一定是同时的.各个击破【例1】判断是否正确：伽利略的相对性原理和爱因斯坦相对性原理是相同的.解析：伽利略相对性原理适用低速，爱因斯坦的相对论适用于高速.答案：错.类题演练1牛顿的经典力学只适用于_____________和_____________.答案：宏观低速【例2】考虑几个问题：（1)如图5-1-1所示，参考系O′相对于参考系O静止时，人看到的光速应是多少？图5-1-1（2)参考系O′相对于参考系O以速度v向右运动，人看到的光速应是多少？（3)参考系O相对于参考系O′以速度v向左运动，人看到的光速又是多少？解析：根据狭义相对论理论，光速是不变的，都应是c.答案：三种情况都是c.类题演练2为光速不变原理提供有力证据的实验是什么实验？答案：麦克耳孙——莫雷实验.【例3】试说明“同时”的相对性如图5-1-2所示，火车以v匀速直线运动，车厢中央有一闪光灯发出光信号，光信号到车厢前壁为事件1，到后壁为事件2；地面为S系，列车为S′系.图5-1-2在S′系中，A以速度v向光接近，B以速度v离开光，事件1与事件2同时发生.在S系中，光信号相对车厢的速度v′1=c-v,v′2=c+v,事件1与事件2不是同时发生.即S′系中同时发生的两个事件，在S系中观察却不是同时发生的.因此，“同时”具有相对性.类题演练3地面上A、B两个事件同时发生，对于坐在火箭中沿两个事件发生地点连线从A到B飞行的人来说哪个事件先发生？答案：B事件先发生。

粤教版高中物理选修3-4：测定介质的折射率_课件1

(2)然后,移去玻璃砖与大头针。试在题图中通过作图的方法标出
光线从空气到玻璃中的入射角θ1与折射角θ2。简要写出作图步骤。 (3)写出用θ1、θ2表示的折射率公式。
解析:(1)在bb'一侧观察P1、P2(经过bb'折射aa'反射,再经bb'折射后)的像,在适当的位置插上P3,使得P3
与P1、P2的像在一条直线上,即让P3挡住P1、P2的像;再插上P4,让它挡住P2(或P1)的像和P3。P3、P4的位置如图。
OO'为折射光线。(4)用量角器量出i、r,
即可求出折射率 n=ssiinn��。
只要用刻度尺测出EH、E'H' 的长度就可以求出n。
3.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。若宽度太小,则测量误差较大。
(2)①过P1、P2作直线与bb'交于O; ②过P3、P4作直线与bb'交于O'; ③利用刻度尺找到OO'的中点M;
④过O点作bb'的垂线CD,过M点作bb'的垂线与aa'相交于N,如图
所示,连接ON;
⑤∠P1OD=θ1,∠CON=θ2。
(3)n=ssiinn
��1。
��2
答案:见解析。
(3)单位圆法:在不使用量角器的情况下,可以用画单位圆法。

高二物理粤教版选修3-4课后集训：第四章第二节测定介质的折射率 Word版含解析

课后集训基础过关1.测定玻璃的折射率时，为了减少实验误差，应该注意的是( )A.玻璃砖的宽度宜大些 B.入射角应尽量小些C.大头针应垂直地插在纸面上 D.大头针P 1和P 2及P 3和P 4之间的距离适当大些解析：该实验误差来源主要是折射角的测量值，为使折射角的测量值尽量准确，（1）要使入射角大些；（2）玻璃砖的宽度大些；（3）大头针的间距要大些；（4）大头针要竖直插，故A 、C 、D 正确.答案：ACD2.某同学由于没有量角器，在完成了光路图以后，以O 点为圆心，10.00 cm 长为半径画圆，分别交线段OA 于A 点，交O 和O′连线延长线于C 点，过A 点作法线NN′的垂线，AB 交NN′于B 点，过C 点作法线NN′的垂线CD 交NN′于D 点，如图4-2-5所示，用刻度尺量得OB=8.00 cm,CD=4.00 cm,由此可得出玻璃的折射率n=______________.图4-2-5解析：由光路图以及几何关系可知：n==1.5481022-==DC AB OCDC AO AB答案：1.53.测定玻璃砖折射率的实验如图4-2-6所示，在把玻璃砖放在白纸上之前应在纸上先画好三条直线，它们分别是____________、____________、____________，最后按正确的要求插上大头针P 3、P 4，由P 3、P 4的位置决定了光线____________的方向，从而确定了折射光线____________的方向.图4-2-6解析：首先画出直线aa′代表玻璃砖的一个侧面，再画MM′表示法线，画AO 表示入射光线，根据光沿直线传播的经验，利用大头针P 3P 4确定出射光线，也就确定了出射光线的出射点O′，画出OO′直线为折射光线.答案：aa′,MM′,AO,O′B,O′O 综合运用4.用“插针法”测定透明半圆柱玻璃砖的折射率，O 为玻璃砖截面的圆心，使入射光线跟玻璃砖的平面垂直，如图4-2-7所示的四个图中P 1、P 2、P 3和P 4是四个学生实验插针的结果图4-2-7（1）在这四个图中肯定把针插错了的是________________.（2）在这四个图中可以比较准确地测出折射率的是________________________，计算玻璃的折射率的公式是________________________.解析：（1）垂直射入半圆柱玻璃砖平面的光线，经玻璃砖折射后，折射光线不能与入射光线平行（除过圆心的光线），A 错.（2）测量较准确的是图D ，因B 图的入射光线经过圆心，出射光线没有发生折射，C 图的入射光线离圆心太近，射到圆界面上时，入射角太小不易测量，会产生较大的误差，测量出入射角与折射角后，由折射定律求出折射率n=.risin sin 答案：（1）A （2）D ，n=ri sin sin 5.用三棱镜做测定玻璃折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插上两枚大头针P 1和P 2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P 1的像被P 2挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P 3、P 4，使P 3挡住P 1、P 2的像，P 4挡住P 3和P 1、P 2的像，在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图4-2-8所示.图4-2-8（1）在本题的图上画出所需的光路.（2）为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量的量是___________、___________，在图上标出它们.（3）计算折射率的公式是n=___________.解析：（1）如图4-2-9所示画出通过P 1、P 2的入射光线交AC 面于O ，画出通过P 3、P 4的出射光线交AB 面于O′,则光线OO′就是入射光线P 1P 2在三棱镜中的折射光线.图4-2-9（2）在所画的图上，标明入射角i 和折射角r ，并画出虚线部分.用量角器测量出i 和r 或用刻度尺测出线段EF 、OE 、GH 、OG 的长度.（3）n=或因为sini=,sinr=,r i sin sin OE EF OG GH则n=.GHOGOE EF OG GH OE EF ∙=/答案：（1）见上图（2）入射角i ，折射角r （3)n=ri sin sin 6.两个同学各设计一个数据记录表格，而且都已完成了计算，你认为谁的是对的？甲设计的表格是：次数i sini r sinr n n1300.50020.90.322 1.5522450.70730.50.461 1.5333600.86638.00.562 1.541 1.542乙设计的表格是：次数123角平均值正弦值n i 304560450.707r 20.930.538.029.80.4511.568解析：由n=可知，n 的测量值应为每次测量的入射角的正弦与折射角的正弦比值的risin sin 平均值，而不是每次测量的入射角的平均值的正弦与折射角的平均值的正弦之比，故甲正确.答案：甲正确7.在《测定玻璃的折射率》的实验中，已画好玻璃砖界面的两直线aa′和bb′后，不慎误将玻璃砖向上平移如图4-2-10中的虚线所示，若其他操作正确，测量得的折射率将_____________（填“偏大”“偏小”或“不变”）.图4-2-10解析：测定玻璃折射率的实验关键是找出入射光线在玻璃砖中的折射光线从而找出折射角.现在将其光路图作出后，进行比较，看一看由于玻璃砖向上的平移，是否影响到折射角大小的变化.如图4-2-11所示，由图可知，由于是平移，玻璃砖的界面与两直线aa′和bb′均平行，入射光的入射角在两平行线上的入射角相同，又由于aa′和bb′的距离与玻璃砖的厚度相同，从玻璃砖出射的光线的出射点和上表面的入射点连线就是在玻璃砖中的折射光线，由图4-2-11可知，尽管玻璃砖发生了平移，但是实际上的折射光线（图中的实线）和所作的折射光线（图中的虚线）是互相平行的，也就是说入射光线在玻璃砖中的折射角相同，入射角一定，折射角相同，故不影响实验结果，所以填“不变”.图4-2-11答案：不变8.某同学做“测定玻璃的折射率”实验时，已得到一块平行玻璃（图中的MN-QP ）的实验光路图.因未及时处理数据，过一段时间后拿出图一看，不知被谁在MN 一侧多画了几道“光线”，如图4-2-12所示.请指出a 、b 、c 、d 中_______________线才是他实验中得到的光线.图4-2-12解析：根据折射定律，出射光线应与入射光线平行，且向左下方平移，故只有光线c 才是实际中得到的入射光线.答案：C9.如图4-2-13所示，等腰直角棱镜ABO 的两腰长都是16 cm.为了测定它的折射率，棱镜放在直角坐标系中，使两腰与Ox 、Oy 轴重合.从OB 边的C 点注视A 棱，发现A 棱的视位置在OA 边上的D 点，在C 、D 两点插上大头针，看出C 点的坐标位置（0，12），D 点的坐标位置（9，0），由此计算出该棱镜的折射率为______________.图4-2-13解析：从C 点注视A 棱，发现A 棱的视位置在OA 边上的D 点，说明光线AC 经OB 边发生折射，反向延长线过D 点，由此可作出由A 棱入射到C 点的光路如图4-2-14所示，则n=.34sin sin 12=θθ图4-2-14答案：34。

2019-2020年高中物理第四章4.1《光的折射定律》教案粤教版选修3-4

2019-2020年高中物理第四章4.1《光的折射定律》教案粤教版选修3-4【教学课时】1课时【教学用具】小激光光源、一杯水、一条小鱼(大烧杯中)、半圆形玻璃砖、直尺、量角器、小黑板、挂图(折射现象)、硬币。

【教学目标】1. 知识与技能(1)知道以下概念：光的折射现象、折射光线、折射角。

(2)理解光的折射规律。

(3)理解光路的可逆性在折射现象中也存在。

(4)能举例说明生活中的折射现象。

2. 过程与方法(1)由观察实验现象入手，通过教师引导，帮助学生分析、概括出相应结论。

培养学生的观察能力，训练学生的分析、概括能力。

(2)体验由折射引起的错觉。

3. 情感、态度与价值观(1)在实验中养成实事求是的科学态度。

(2)初步领略折射现象的美妙，获得对自然现象、对生活的热爱、亲近的情感。

(3)利用折射现象中的因果关系，使学生认识客观事物中因果关系的重要性(入射角决定折射角和反射角)。

【教学重点】光的折射规律。

【教学难点】用光的折射规律解释有关现象。

【教学过程】一、实验探究：光的折射规律1．引入课题问题一：展示视频“海市蜃楼”，观察教科书图4-4-1 。

它们是怎样形成的？问题二：放大镜为什么能起放大作用？问题三：前面学了平面镜成像的例子，如水中倒影，是由于光从空气射向水面，又反射回到空气中，进入人眼形成的像。

但水中倒影比物体本身更暗淡，为什么呢？2．教师演示图4-4-2（可往水中加点墨水或牛奶，增强可视性），要求学生填空。

出示小黑板内容（亦可以课件呈现）。

(1)观察到的现象①光的传播方向在水面发生突变。

②同时出现反射现象和折射现象。

③入射光线分解为反射光线和折射光线（进入人眼的是反射光线，弱于入射光线，故看起来偏暗）。

(2)相关名称3．实验探究：光的折射规律参考教科书（无玻璃砖者可选此)。

(1)器材：小激光光源、半圆形玻璃砖、量角器、直尺。

(2)要求学生带着下列问题去观察：①光的传播方向改变吗（若不改变，光路应为AOA′方向)？②与OA′相比，折射光线是偏离还是靠近法线？③使入射角增大，则折射角如何变化？入射角减小呢？(3)由学生上台演示图4-4-3实验三次，教师指导学生如何操作，引导台下学生观察、思考，得出结论。

2020版物理粤教版3-4课件：第4章第1节-第2节

在学会测量长方体玻璃砖的折射率后,思考如何测量玻璃三棱镜的折射率?
答案:见解析解析:对于玻璃三棱镜折射率的测定,其方法与球形玻璃折射率的测定方法是一样的:(1)在玻璃的一侧竖直插两枚大头针P1和P2。 (2)在另一侧再先后插两枚大头针P3和P4,使从另一侧隔着玻璃观察时,大头针P4、P3和P2、P1的像恰好在一条直线上。(3)移去玻璃和大头针后得到如图所示的光路图,可以按光路图确定入射光线AO,出射光线O'B,则 OO'为折射光线。(4)用量角器量出i、r, 即可求出折射率
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第一节光的折射定律第二节测定介质的折射率
目标导航预习导引
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目标导航预习导引一二三
一、光的折射及折射定律 1.光的折射及折射定律
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目标导航预习导引一二三
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2.折射角与光速的关系光密介质和光疏介质:光在某些介质中的传播速度慢,这些介质叫做光密介质;在某些介质中的传播速度快,这些介质叫做光疏介质。
(2)①过P1、P2作直线与bb'交于O; ②过P3、P4作直线与bb'交于O'; ③利用刻度尺找到OO'的中点M; ④过O点作bb'的垂线CD,过M点作bb'的垂线与aa'相交于N,如图
所示,连接ON;
⑤∠P1OD=θ1,∠CON=θ2。
答案:见解析。
一二三
知识精要
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典题例解迁移应用
如果要拍摄自己在镜中的照片,应怎样操作? 答案:因为光反射时光路是可逆的,所以自己如能从镜中看到照相机镜头,即可拍出自己在镜中的照片。
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高中物理第四章4.2《测定介质的折射率》教案粤教版选修3-4

测定介质的折射率教案【重要知识提示】1．实验目的、原理(1)实验目的测定玻璃的折射率，掌握光发生折射时入射角和折射角的确定方法。

(2)实验原理。

如图3-80所示，用插针法找出与入射光线AO 对应的出射光线O’B，确定出O’点，画出折射光线00’，然后测量出角α和β，根据βαsin sin =n 计算玻璃的折射率。

2．实验器材白纸，图钉，大头针，直尺，铅笔，量角器，平木板，长方形玻璃砖。

3．实验步骤及调整安装(1)将白纸用图钉按在绘图板上。

(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，画出玻璃砖的另一边NN ’(4)在直线AO 上竖直插上两枚大头针P 1、P 2，透过玻璃砖观察大头针P l 、P 2的像，调整视线方向，直到P 2档住P 1的像。

再在观察的这一侧插两枚大头针P 3、P 4，使P 3档住P l 、P 2的像，P 4档住P 3及P 1、P 2的像，记下P 3、P 4的位置。

(5)移去大头针和玻璃砖，过P 3、P 4所在处作直线O’B，与bb’交于0’，直线0’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00’，入射角a=∠AON，折射角β=∠O'ON’。

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，把这些数据记录在自己设计的表格中。

(7)用上述方法分别求出入射角分别为300、450、600时的折射角，查出它们的正弦值，填人表格中。

(8)算出不同入射角时的比值面βαsin sin ，最后求出在几次实验中所测面βαsin sin 的平均值，即为玻璃砖折射率的测量值。

4．注意事项(1)实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且P 1和P 2之间、P 2与O 点之间、P 3与P 4之间、P 3与0’之间距离要稍大一些。

物理粤教版选修3-4素材：课前预习第4章第2课时测定介质的折射率 Word版含解析

第二课时测定介质的折射率课前预习知识预览1.实验目的测定介质的折射率.2.实验原理确定光路，找出跟入射光线相应的折射光线，用量角器测入射角θ1和折射角θ2，根据折射定律计算出玻璃的折射率n=21sin sin θθ. 3.实验器材玻璃砖、白纸三张、木板、大头针四枚、图钉四枚、量角器、三角板（或直尺）、铅笔；光具盘（带角度）、光源、水、酒精等4.测玻璃折射率的实验步骤（1）把白纸用图钉钉在木板上，在白纸上画一条直线aa′代表两种介质的界面，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.如图4-2-1.图4-2-1（2）把长方形的玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边跟aa′对齐，并画出玻璃砖的另一长边bb′.（3)在线段AO 上竖直地插上两枚大头针P 1、P 2，透过玻璃砖观察大头针P 1、P 2的像，调整视线的方向，直到P 1的像被P 2挡住.（4）在玻璃砖观察的这一边插两枚大头针P 3、P 4，使P 3挡住P 1、P 2，P 4挡住P 1、P 2、P 3.记下P 3、P 4的位置.（5）移去大头针和玻璃砖，过P 3、P 4引直线O′B ，与bb′交于O′，直线O′B 就代表了沿直线AO 入射的光线透过玻璃砖后的传播路径.连接OO′，OO′就是折射光线的路径.入射角θ1=∠AON ，折射角θ2=∠O′ON′.（6）用量角器量出入射角和折射角，从三角函数表查出它们的正弦值，把这些数记入自己设计的表格里.（7）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.注意观察入射角是15°和75°时有什么区别.（8）算出不同入射角时21sin sin θθ的值，比较一下，看它们是否接近于一个常数.求出几次实验时测得数据的平均值，就是玻璃的折射率.完成课本表4-2-1.5.测水与酒精的折射率实验步骤（1）将水或酒精倒入容器中.（2）将光具盘放入液体中.注意光具盘的水平直径应与液面相齐平.（图见课本第76页，图4-1-2实验装置图）（3）打开光源，分别使入射角等于15°、30°、45°、60°、75°，并且记录下各自对应的折射角.（4）利用公式n=ri sin sin 计算出五组折射率，并求出平均值. （5）完成课本的表4-2-1.6.注意事项（1）实验时入射角大一些，否则折射角太小，作图和测量时将产生较大的误差，当然入射角也不可太大.（2）选用宽度较大的玻璃砖.（3）测玻璃的折射率时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且P 1和P 2之间，P 2与O 点之间，P 3与O 点之间，P 3与P 4之间距离要稍大一些.（4）测水与酒精的折射率时，液面必须与光具盘的两个90°角的连线对齐，并且入射光线必须射入光具盘中心O 点.第一课时狭义相对论的基本原理课前预习情景素材19世纪末，经典物理学形成了完整的科学体系，自然界的各种物理现象几乎无一不能用它们来解释.1900年著名物理学家汤姆孙充满自信地宣称：科学的大厦已经基本完成，未来的物理学只要做一些修修补补的工作就可以了.不过他也承认，“明朗的天空中还有两朵小小的，令人不安的乌云”.那么这两朵乌云分别是什么？它们又引发了什么新的理论？简答：分别是黑体辐射和光的速度问题.对它们的研究分别催生了量子理论和相对论. 知识预览1.伽利略的相对性原理是：力学规律在任何惯性系中都是相同的.2.狭义相对论的两个基本假设分别是狭义相对性原理；光速不变原理.3.狭义相对性原理是指：在不同惯性参考系中，一切物理定律都是相同的.4.光速不变原理是指：真空中的光速在不同惯性系考系中都是相同的.5.如果牛顿运动定律在某个参考系中成立，这个参考系叫做惯性系.。

粤教版高中物理选修3-4 4.1光的折射定律考试卷(带答案与解析)解答解析、考点详解.doc

粤教版高中物理选修3-4 4.1光的折射定律考试卷（带答案与解析）的正确答案、解答解析、考点详解姓名:_____________ 年级:____________ 学号:______________题型选择题填空题解答题判断题计算题附加题总分得分1.【题文】光线从空气射到某种介质的表面上,一部分发生反射,一部分发生折射.已知入射角为30°,介质的折射率为1.5,则反射光线与法线的夹角为____________,折射光线与法线的夹角为____________.【答案】30° arcsin【解析】试题分析：由反射定律可知反射角为30°,由折射定律可知折射角为arcsin根据反射定律：入射角等于反射角，所以反射角为30°折射光线与发现的夹角为折射角。

根据，，所以折射角为：arcsin考点：反射定律折射定律点评：光的反射定律和折射定律内容，属于识记性的内容，要求学生不但能够牢记，而且要学会熟练应用。

2.【题文】有人在游泳池边上竖直向下观察池水的深度,看到池水的深度约为h,已知水的折射率n=4/3,那么,水的实际深度约为多少【答案】【解析】试题分析：设水池的实际深度为H,水的视深为h,从正上方沿竖直向下的方向观察池底S时,由于光的折射现象,其视深位置在S′处,观察光路如图所示.由几何关系和折射定律可知：sini=nsinγO1O2=htani=Htanγ考虑到从正上方观察时,角度i和γ均很小,评卷人得分所以有：sini≈tanisinγ≈tanγ因此H=考点：光的折射定律点评：光的折射规律可概括为“三线同面，两线分居”，当光从空气斜射入水或其他介质中时，折射角小于入射角，当光从水或其他介质斜射入空气中时，折射角大于入射角．折射角是指折射光线与法线的夹角。

3.【题文】某单色光在真空中的波长为λ,波速为c,它在折射率为n的介质中的速率为( )A．c/nB．c/nλC．ncD．c【答案】A【解析】试题分析：直接根据光的折射定律求解。

高中物理第4章光及其应用第2节测定介质的折射率课件粤教版选择性必修第一册

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
[解析]
应该使P3挡住P1和P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，只有这
样P1、P2 、P3、P4 才是一条光线，因此B、D正确，A、C错误．故
选BD．
(2)图甲是他在操作过程中的一个状态，请你指出第四枚大头针P4应
B
在图甲中的位置________(选填“A”“B”或“C”)；
[解析]
由于aa′和bb′两个边界平行，因
以sin γ值为纵坐标，建立直角坐标系，如图所示．描数据点，过数
据点连线得一条过原点的直线．

求解图线斜率k，则k＝
＝，

故玻璃砖折射率n＝．

方法三：单位圆法．
在找到入射光线和折射光线以后，以入射点O为圆心，以任意长为
半径画圆，分别与AO交于C点，与OE(或OE的延长线)交于D点，过

，sin

[解析] 由题图可知sin ∠AOB＝

，OA＝OC＝R，由

∠DOC＝

∠
−
n＝
知，n＝
＝＝
＝1.5．

∠

1
2
3
4
5
6
3．在“测定玻璃折射率”的实验中，某同学经正确操作插好了4枚

2022-2023年粤教版(2019)新教材高中物理选择性必修1 第4章第2节测定介质的折射率课件

BD
AC 由折射定律可知 n＝ssiinn∠∠BAOODC＝ABOD＝BADC.
BO
上放好三棱镜，在棱镜的一侧插入两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3、P4，使 P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图4所示．
(1)在本题的图上画出所需的光路；
(2)为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量的量是 _入__射__角_θ_1_，_折__射_角__θ_2_，在图上标出它们； (3)计算折射率的公式是_n_＝__s_in_θ_1_. ．
n sin i
sin sin i cos1 sin cos2
插针法测定玻璃的折射率——半圆形玻璃砖
例2：如图所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射
率．在平铺的白纸上垂直纸面插大头针P1、P2确定入射光线，并让入射光线过圆心O，在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面
插大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，连接OP3，图中MN为分界线，虚线半圆与玻璃砖对称，B、C分别是入射光线、折射光线与圆
插针法测定玻璃的折射率——操作步骤
A
N
a
O
a’
b
N’
b’
3．把长方形玻璃砖放在白纸上，并使其一条长边与 aa′重合，再用直尺画出玻璃砖的另一边bb′.
插针法测定玻璃的折射率——操作步骤

A P1 P2 N
a
O
a’
b
N’
b’
4．在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2.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．

18版高中物理第4章光第2节测定介质的折射率教师用书粤教版选修3_4170803138

第二节测定介质的折射率1．(3分)介质的折射率由________决定的，与sin θ1和sin θ2大小________．当光垂直界面照射时，怎样计算介质折射率？【解析】折射率是表示光线在透明介质界面上发生偏折程度的物理量，其大小由介质本身的光学特性决定，虽然利用n ＝sin θ1sin θ2计算，但其大小与sin θ1、sin θ2无关．在折射现象中，当入射角为0°时，折射角也为0°，这是个特殊情况，但仍是折射现象，此时无法利用公式n ＝sin θ1sin θ2计算，但仍可利用n ＝cv来计算该介质的折射率．【答案】介质光学性质无关 n ＝cv2．(3分)一束光线与水平方向成30°角，从空气射入水中，其反射光线和折射光线恰好垂直，则反射角和折射角各为( )A ．30° 30°B ．60° 60°C ．60° 30°D ．30° 60°【解析】我们可以根据题意画一简单的光路图，根据题中条件可知入射角为60°，则反射角为60°，由反射光线和折射光线的垂直关系可知折射角为30°.【答案】 C3．(4分)如图4－2－1所示，人站在距槽边D 为L ＝1.2 m 处，刚好能看到槽底B 处，人眼睛距地面高度H ＝1.6 m ，当槽中注满某种透明液体时，人刚好能看到槽底中央O 点处．求：图4－2－1(1)这种液体的折射率： (2)光在该液体中的传播速度．【解析】连接人眼与B 点，由图可知入射角θ1＝∠CDB .连接D 点与O 点，则折射角θ2＝∠CDO .这样由公式sin θ1sin θ2＝n ＝cv ，即可求出液体的折射率n 和光在此液体中的传播速度．因为sin θ1＝sin∠CDB ＝BCBD＝LL 2＋H 2＝35，又因为sin θ2＝OC OD＝OCOC 2＋CD 2，由sin θ1＝35＝BC BD ＝2OC BD 得BD ＝103OC ，将CD ＝BD 2－4OC 2代入得CD ＝83OC ，sin θ2＝OCOC 2＋8OC32＝373，故液体的折射率n ＝sin θ1sin θ2＝1.71，光在该液体中的传播速度：v ＝c n ＝1.75×108m/s.【答案】 (1)1.71 (2)1.75×108m/s学生P 45一、实验目的会用插针法测定玻璃的折射率，掌握光发生折射时，入射角和折射角的确定方法．二、实验原理如图4－2－2所示，用插针法找出与入射光线AO 对应的出射光线O ′B ，确定出O ′点，画出折射光线OO ′，然后测量出角i 和r 的度数，根据n ＝sin i sin r计算出玻璃的折射率．图4－2－2三、实验器材白纸；图钉；大头针；长方形玻璃砖；直尺；铅笔；量角器；木板．四、实验步骤1．如图所示，将白纸用图钉按在绘图板上，先在白纸上画出一条直线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．2．把长方形玻璃砖平放在白纸上，使它的长边跟aa ′对齐，画出玻璃砖的另一条长边bb ′.3．在线段AO 上竖直地插上两枚大头针P 1、P 2，透过玻璃砖观察大头针P 1、P 2的像，调整视线的方向，直到P 1的像被P 2挡住．再在观察的这一侧插两枚大头针P 3、P 4，使P 3挡住P 1、P 2的像，P 4挡住P 3及P 1、P 2的像，记下P 3、P 4的位置．4．移去大头针和玻璃砖，过P 3、P 4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 ′，入射角i ＝∠AON ，折射角r ＝∠O ′ON ′.5．用量角器量出入射角和折射角，查出它们的正弦值，将数据填入自己设计的表格中． 6．改变入射角，用上述方法分别求出折射角，查出它们的正弦值，填入表格中． 7．根据n ＝sin i sin r 求得每次测得的折射率，然后求出平均值．五、注意事项1．入射角i 不要定的太小，如果i 太小，r 也太小，用量角器测量角度时，相对误差较大．2．在入射光线上插上大头针或确定O ′B 时插的大头针都要竖直．P 1与P 2及P 3与P 4的距离要适当大一些．3．要先画直线aa ′，放上玻璃砖后再画bb ′直线，不要放上玻璃砖后再画aa ′，以免入射点O 的位置有误差．4．画好界面bb ′后实验中不要再碰动玻璃砖，以免改变入射角和折射角，使测量结果出现错误．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．学生P 45一、数据处理 1．平均值法将表格中每组对应的n ＝sin isin γ计算出来，然后求其平均值即为介质折射率的测量值，即n ＝15(n 1＋n 2＋…＋n 5)2．图象法以入射角i 的正弦sin i 为横坐标，以折射角γ的正弦sin γ为纵坐标建立坐标系，将实验数据在坐标系中描点、连线(如图4－2－3)，则所得直线的斜率k 与介质的折射率n之间的关系为n ＝1k图4－2－3二、误差分析本实验是通过测量入射角和折射角，查其正弦值，再代入n ＝sin i /sin r 中求玻璃折射率的．采用这种方法容易产生较大误差．改进方法一：在找到入射光线和折射光线以后，可以以入射点O 为圆心，以任意长为半径画圆，分别与AO 、OO ′(或OO ′的延长线)交于C 点和D 点，过C 、D 两点分别向法线NN ′作垂线，交NN ′于C ′、D ′点，用直尺量出CC ′和DD ′的长，如图．图4－2－4因sin θ1＝CC ′OC ，sin θ2＝DD ′OD，而OC ＝OD ＝R .因此玻璃折射率n ＝sin θ1sin θ2＝CC ′DD ′.用同样方法再多测几组数据求出n 值，然后求平均值即为所求玻璃砖的折射率．显然，以边长替代入射角、折射角的正弦值既方便又准确．改进方法二：根据折射定律可得n ＝sin αsin β，因此有sin β＝1nsin α.在多次改变入射角、测量相对应的入射角和折射角正弦值基础上，以sin α值为横坐标、以sin β值为纵坐标，建立直角坐标系，如图所示．描数据点，过数据点连线得一条过原点的直线．图4－2－5求解图线斜率，设斜率为k ，则k ＝1n，故玻璃砖折射率n ＝1k.一、测定玻璃的折射率某同学在测定一厚度均匀的圆柱形玻璃的折射率时，先在白纸上作一与玻璃圆柱同半径的圆，圆心为O ，将玻璃圆柱平放在白纸上，使其边界与所画的圆重合．在玻璃一侧竖直插两枚大头针P 1和P 2，在另一侧再先后插两枚大头针P 3和P 4，使从另一侧隔着玻璃观察时，大头针P 3和P 4与P 1和P 2的像恰在一直线上，移去玻璃圆柱和大头针后，在白纸上得到图4－2－6.图4－2－6(1)在图中画出：①沿P 1和P 2连线的入方向的入射光线通过圆柱形玻璃后的传播方向． ②光线在玻璃中的传播方向．③在光线的入射点作法线，标出入射角i 和折射角γ. (2)写出计算玻璃折射率的公式(不必计算)．【导析】分别作出入射光线、出射光线与界面的交点，确定介质中的折射光线，将入角i 、折射角γ代入n ＝sin isin γ即可解决．【解析】光路图如图所示，过P1和P 2作直线交圆于O 1点，作O 1O 为法线，过P 3和P 4作直线为出射光线交圆于O 2点，过O 2O 作直线为法线，连接O 1O 2为入射光线在玻璃内的折射光线，量出入射角i 和折射角γ，根据折射定律n ＝sin isin γ可求出折射率．【答案】 (1)见解析 (2)n ＝sin isin γ折射率测量是否准确，1．用三棱镜做测定玻璃折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插上两枚大头针P 1和P 2，然后在棱镜的另一侧观察．调整视线使P 1的像被P 2挡住，接着在眼晴所在的一侧插两枚大头针P 3、P 4，使P 3挡住P 1、P 2的像，P 4挡住P 3和P 1、P 2的像，大头针的位置和三棱镜的轮廓如图4－2－7所示．图4－2－7(1)在图上画出所需的光路．(2)为了测出三棱镜玻璃的折射率，需要测量的量是________、________，在图上标出它们．(3)计算折射率的公式是________．【解析】 (1)如图所示，画出通过P 1、P 2的入射光线交AC 面于O 点，画出通过P 3、P 4的出射光线交AB 面于O ′点，则光线OO ′就是入射光线P 1P 2在三棱镜中的折射光线．(2)在所画的图上，标明入射角θ1和折射角θ2，并画出虚线部分．用量角器测量出θ1和θ2或用刻度尺测出线段EF 、OE 、GH 、OG 的长度．(3)n ＝sin θ1sin θ2或因为sin θ1＝EF OE ，sin θ2＝GH OG ，则n ＝EF OE /GH OG ＝EF OE ·OGGH.【答案】 (1)如图所示(2)(图)入射角θ1 折射角 θ2(或EF 和OE 、GH 和OG ) (3)n ＝sin θ1sin θ2(或n ＝EF OE ·OG GH)．二、测定介质折射率的误差分析如图4－2－8所示，在用玻璃砖测定玻璃折射率的实验中，如果所用的玻璃砖ABCD的上表面AB和下表面CD不严格平行(AD略大于BC)，下列说法中正确的是( )图4－2－8A．用此玻璃砖做实验，画出的出射光线c和相应的入射光线a不再平行，因此对实验结果产生系统误差B．用此玻璃砖做实验，画出的出射光线c和相应的入射光线a不再平行，但不会因此对实验结果产生影响C．出射光线c相对于入射光线a有顺时针方向的微小偏转D．出射光线c相对于入射光线a有逆时针方向的微小偏转【导析】作出入射光线，入射点和出射点．连接入射点和出射点得到玻璃中实际的折射光线．【解析】只要能把入射光线a在玻璃中的折射光线b确定下来，就能测定出玻璃的折射率．AB和CD不严格平行，a和c显然也不平行，但同样能确定出b的位置，因此不会对实验结果产生影响，可以设想AB和CD原来是平行的，现让CD逆时针转动一个小角度α，则法线也跟着逆时针转动α，b光线的入射角减小了α.由于折射角的变化大于入射角的变化，可以设想为出射光线c先随法线逆时针转动α(相当于折射角没变)，再顺时针转动一个更大的角度到达新位置．因此，本题选项为BC.【答案】BC解决这类问题作实际光路图是关键，2．在测定玻璃的折射率的实验中，画好玻璃砖界面的两直线aa′和bb′后，不慎将玻璃砖向上平移，如图4－2－9中的虚线所示．若其他操作正确，则测得的折射率将________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．图4－2－9【解析】如图所示，AB 为作图时玻璃里的折射线，A ′B ′为实际实验时玻璃砖里的折射线．由于玻璃砖只是平移，可得AB 与A ′B ′平行，因此入射角的测量值i 与实际值i ′相等，折射角的测量值γ与实际值γ′相等，因此根据公式：n ＝sin isin γ，折射率n 的测量值与实际值相等．所以n 不变．【答案】不变1．某同学做测定玻璃折射率实验时，用他测得的多组入射角i 与折射角γ，作出sin i －sin γ图象如下图4－2－10所示，下列判断中哪些是正确的( )图4－2－10A ．他做实验时，光线是由空气射入玻璃的B ．玻璃的折射率为0.67C ．玻璃的折射率为1.5D ．光在玻璃中的传播速率为2×108m/s【解析】由图知，光线由空气射入玻璃．A 对；n ＝k ＝sin isin γ＝1.5，B 错，C 对；由n ＝c v 得v ＝c n ＝3×1081.5m/s ＝2×108 m/s.D 对．【答案】 ACD2．测定玻璃的折射率时，为了减少实验误差，应该注意的是( ) A ．玻璃砖的宽度宜大些 B ．入射角应尽量小些 C ．大头针应垂直地插在纸面上D ．大头针P 1和P 2及P 3和P 4之间的距离适当大些【解析】由做本实验注意事项可知A 、C 、D 选项正确．【答案】 ACD3．如右图4－2－11所示，是利用插针法测定玻璃砖折射率的一次实验光路图，PQ 为玻璃砖入射面的法线，MN 、EF 均垂直于法线PQ 并分别交于N 和E 点，入射点为O ，取OM ＝OF ，用刻度尺量出MN 、EF 的长度，则折射率n ＝MN /EF .改变入射角i 的大小，重复以上实验，可量出MN 、EF 的多组数据．现有两位同学各设计了一个记录数据表格，而且都已完成了计算．甲同学设计的表格是：图4－2－11【解析】平均值法进行数据处理时，求多次实验的折射率，然后求折射率的平均值．故乙正确．【答案】乙4．如图4－2－12所示，一半圆形玻璃砖外面插上P 1、P 2、P 3、P 4四枚大头针时，P 3、P 4恰可挡住P 1、P 2的像，则该玻璃砖的折射率n ＝________图4－2－12【解析】根据光路的可逆性和折射定律得n ＝sin 60°sin 30°＝ 3.【答案】 3。

高中物理第四章光第二节测定介质的折射率课棠互动学案粤教版选修3

高中物理第四章光第二节测定介质的折射率课棠互动学案粤教版选修31、测定玻璃折射率的原理本实验要测定玻璃折射率，根据折射定律n=，我们需要测量入射角和折射角、所用的光线不是方向性很好的激光，而是普通的光、我们用插针法确定光路，找出入射光线和出射光线，然后拿去玻璃砖画出折射光线，量出入射角和折射角，就可以测得玻璃砖的折射率、用这种方法也可以测得其他形状的玻璃砖（比如三角形、半圆形玻璃砖）的折射率、还可测出一表面镀银的（光线不能通过此表面）平行玻璃砖的折射率如例1、2、对实验的创新设计和数据处理课本实验用的截面是矩形的玻璃砖，用的是互相平行的两个界面、按照本实验的原理截面是三角形、圆形都可以，但是一般要求光束从一个界面进入介质，从第二个界面必须离开介质，这样只要找到入射点和出射点，然后连成直线就是在介质中的光线、例2这个实验的两个界面是互相垂直的，并且利用直角三角形把角的正弦换成边的比，这样就不需要量角度了，通过刻度尺测量长度就能得到折射率了、各个击破【例1】(xx全国高考Ⅱ22)一块玻璃砖有两个相互平行的表面，其中一个表面是镀银的（光线不能通过此表面）、现要测定此玻璃的折射率、给定的器材还有：白纸、铅笔、大头针4枚（P1、P2、P3、P4）、带有刻度的直角三角板、量角器、实验时，先将玻璃砖放到白纸上，使上述两个相互平行的表面与纸面垂直。

在纸上画出直线aa′和bb′，aa′表示镀银的玻璃表面，bb′表示另一表面，如图4-2-2所示、然后，在白纸上竖直插上两枚大头针P1、P2（位置如图）、用P1、P2的连线表示入射光线、图4-2-2ⅰ、为了测量折射率，应如何正确使用大头针P3、P4？试在题图中标出P3、P4的位置、ⅱ、然后，移去玻璃砖与大头针、试在题图中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角θ1与折射角θ2、简要写出作图步骤、ⅲ、写出用θ1、θ2表示的折射率公式为n=解答：ⅰ、在bb′一侧观察P1、P2（经过bb′折射aa′反射，再经bb′折射后）的像，在适当的位置插上P3，使得P3与P1、P2的像在一条直线上，即让P3挡住P1、P2的像；再插上P4，让它挡住P3（或P1）的像和P3、P3、P4的位置如图4-2-3、图4-2-3ⅱ、①过P1、P2作直线与bb′交于O；②过P3、P4作直线与bb′交于O′；③利用刻度尺找到OO′的中点M；④过O点作bb′的垂线CD，过M点作bb′的垂线与aa′相交于N，如图4-2-3所示，连接ON；⑤∠P1OD=θ1，∠CON=θ2、ⅲ、【例2】一细激光束AO，射到长方形玻璃砖上的O点，其反射光线为OB、折射光线为OC，如图4-2-4所示、如果量出O点到玻璃底面的距离为H，C到玻璃砖左侧底部的点O′的距离为L1，反射光线与CO′延长线的交点B到O′的距离为L2，试求出玻璃的折射率、图4-2-4解析：这是测定玻璃折射率的一种简易方法、由几何知识求出入射角的正弦和折射角的正弦，据折射定律就可以求出折射率、根据折射定律n=，由图可知si ni′=,sinr=，据反射定律sini′=sini，所以n=、答案：n=。

粤教版高中物理选择性必修第一册精品课件第4章光及其应用第2节测定介质的折射率

sin
sin ∠
n=sin 知,n=sin ∠
=

=
10 2 -82
4
=1.5.
1 2 3
3.(实验原理与操作)用三棱镜做测量玻璃的折射率的实验,先在白纸上放
好三棱镜,在棱镜的一侧插上两枚大头针P1和P2,然后在棱镜的另一侧观察,
调整视线使P1的像被P2的像挡住,接着在眼睛所在的一侧插上两枚大头针
不变
(选填“偏大”“偏小”或“不变”);
(2)乙同学在画界面时,不小心将两界面aa'、bb'间距画得比玻璃砖宽度大
些,如图乙所示,则他测得的折射率偏小
(选填“偏大”“偏小”或“不变”).
解析 (1)如图甲所示,入射点为入射光线与aa'直线的交点,出射点为出射光
线与bb'直线的交点,两交点的连线为折射光线,由图甲可知,测得的入射角、
√3
.
(2)图中P3、P4两位置哪一处所对应的折射率值大?
P4
(3)作AO的延长线交圆周于K,K处所对应的折射率的值应为
.
1
解析 (1)根据光路可逆原理,此时OP3与OE之间的夹角为入射角,
θ1=60°,θ2=30°,
则
sin
n=
sin
1
2
=
sin60 °
sin30 °
= √3.
(2)P4对应的入射角大,折射角相同,所以对应的折射率大.
sin
几次实验中测得的的平均值,就是玻璃的折射率.
sin
5.注意事项
(1)玻璃砖必须与直线aa'严格对齐,才能准确地确定法线,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地插在纸上,且P1和P2之间、P2和O之间、

高中物理第四章光第二节测定介质的折射率自我小测粤教版选修3_420170522290

测定介质的折射率1光线透过空气中的平行平面厚玻璃板，图4－2－8所示的四种情况中正确的是( )图4－2－82在用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中，其实验光路如图4－2－9所示，对实验中的一些具体问题，下列意见正确的是( )图4－2－9A．为了减少作图误差，P3和P4的距离应适当取大些B．为了减少测量误差，P1、P2的玻璃砖界面的夹角应取大一些C．若P1、P2的距离较大时，通过玻璃砖会看不到P1、P2的像D．若P1、P2连线与法线NN′交角较大时，有可能在bb′面就发生全反射，所以在bb′一侧就看不到P1、P2的像3某同学做测定玻璃的折射率的实验，操作时将玻璃砖的界线aa′、bb′画好后误用另一块宽度稍窄的玻璃砖，如图4－2－10所示虚线，实验中除仍用原界线外，其他操作都正确，则测玻璃的折射率将( )图4－2－10A．偏大B．偏小C．不影响结果D．不能确定4某同学做“测定玻璃的折射率”实验时，已得到对一块平行玻璃砖(图中MNQP)的实验光路图，因未及时处理数据，过一段时间后拿出原图一看，不知被谁在MN一侧多画了几道“光线”，如图4－2－11所示，则a、b、c、d中，________线才是他实验中得到的光线．图4－2－115在测定玻璃的折射率的实验中，若所用的玻璃砖的两个表面aa′和bb′严重不平行，如图4－2－12所示，则 ( )图4－2－12A．和bb′平行于aa′时一样能顺利地完成测定n的目的B．当入射角大于某一数值时，光线将在bb′界面发生全反射，使玻璃砖内的光路无法确定C．即使在发生上述全反射时，仍可以用插针法确定玻璃砖内的光路D．用两面平行的玻璃砖，当入射角足够大时也会在bb′界面发生全反射，使玻璃砖内的光路无法确定6与其他实验类似，本实验为了消除偶然误差，应换用不同的多个入射角做实验，最后求出折射率的平均值．在处理数据时，可以sinr为横轴，sini为纵轴，画实验图象，所画的图象应是________线，该图象的________是玻璃的折射率的平均值．7测定玻璃砖折射率的实验如图4－2－13所示，把玻璃砖放在白纸上之前应先在纸上画好图上的三条直线，它们分别是________、________、________，最后按正确的要求插上大头针P3、P4，P3、P4的位置决定了光线________的方位，从而确定了折射光线________的方向．图4－2－138如图4－2－14所示，用某种透光物质制成的三棱镜ABC；在垂直于AC面的直线MN 上插两枚大头针P1、P2，在AB面的左侧透过棱镜观察大头针P1、P2的像，调整视线方向，直线P1的像________，再在观察的这一侧先后插上两枚大头针P3、P4，使P3________，P4________.记下P3、P4的位置，移去大头针和三棱镜，过P3、P4的位置作直线与AB面相交于D，量出该直线与AB面的夹角为45°；则该透光物质的折射率n＝________，请在图中画出正确完整的光路图．图4－2－149一位同学模仿用玻璃砖测定玻璃折射率的方法，改用玻璃三棱镜测定如图4－2－15所示玻璃的折射率，主要步骤如下：图4－2－15A．在白纸上放一玻璃三棱镜并画出它的三边AB、BC、CA；B．以AB为界面画一条线段DO作为入射光线，并在DO上竖直地插上两枚大头针P1和P2；C．在AC的一侧竖直地插大头针P3时，用眼睛观察并调整视线，要使P3能同时挡住P1和P2的像；D．同样在AC的一侧再竖直地插上大头针P4时，用眼睛观察并调整视线，要使P4同时能挡住P3和P1、P2的像；E．记下P3、P4的位置，移去玻璃三棱镜，过P3、P4引直线O′E与AC交于O′，过O 点画界面AB的法线NN′.你能否根据他的实验记录求出玻璃的折射率呢？如果能，请你在图上标出入射角和折射角，并用三角函数值表示玻璃的折射率．10某同学由于没有量角器，他在完成了光路图以后，以O点为圆心，10.00 cm为半径画圆，分别交线段OA于A点，交OO′连线的延长线于C点，过A点作法线NN′的垂线AB 交NN′于B点，过C点作NN′的垂线CD交NN′于D点，如图4－2－16所示．用刻度尺量得OB＝8.00 cm，CD＝4.00 cm，由此可得出玻璃的折射率n＝________.图4－2－1611为了测定光在透明的有机玻璃中的传播速度，实验室中可提供的器材有：矩形有机玻璃砖(长约40 cm)、秒表、平行光光源、刻度尺、三角板、白纸、大头针若干等．已知真空中的光速是c＝3.00×108 m/s.(1)请从上述器材中选出必需的器材来测量光速．(2)说明测量光速的方法和要测量的量，并给出计算光速的公式．12半径为R的玻璃半圆柱体，横截面积如图4－2－17所示，圆心为O，两条平行单色红光沿截面射向圆柱面，方向与底面垂直，光线1的入射点A为圆柱面的顶点，光线2的入射点为B，∠AOB＝60°，已知该玻璃对红光的折射率n＝ 3.图4－2－17(1)求两条光线经柱面和底面折射后的交点与O点的距离d；(2)若入射的是单色蓝光，则距离d将比上面求得的结果大还是小？参考答案1解析：光线从空气中射入玻璃时，是由光疏介质至光密介质，入射角i 应大于折射角，即i ＞r ，透过玻璃板后，出射光线应该与入射光线平行，即i′＝i ，光线发生了侧移．根据以上的分析，可知B 是正确的，其余各图都不符合分析得出的结论．答案：B2解析：实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且P 1和P 2之间，P 2与O 点之间，P 3与P 4之间，P 3与O′之间距离要稍大一些，入射角θ1应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜太大，也不宜太小．答案：AB3解析：对测量结果有影响，会使测定的折射率比真实的折射率偏小．由于所画玻璃的宽度比实际宽度大，使入射点O 向左移，折射点向右移．使得所画的折射角r′比实际折射角r 偏大，如右上图所示，因为n ＝sini sinr，所以测得折射率偏小．答案：B4解析：出射光线和入射光线应平行，因此入射光线不会是d ，如图所示，根据光路图，出射光线O′B 相对入射光线AO 向左下方侧移，因此，题中符合条件的入射光线是C.答案：C5解析：aa′与bb′不平行，仍可用插针法测玻璃砖的折射率．因为能否正确地测出n 值，取决于第一次折射的入射角i 1和折射角r 1的测量是否准确，而i 1和r 1的测量是否准确取决于两点：一是玻璃中的光路是否准确；二是作两次折射的法线时，是否保证了法线和玻璃的两平面垂直．如果玻璃中的光路是准确的，每条法线都与发生折射的平面垂直，就可以准确地测出折射率．但从bb′界面出射的光线不再与从aa′界面入射的光线平行了．当入射角大于某一数值时，光线将在bb′界面上发生全反射，使光线不能从bb′界面射出，故此时不能用插针法确定玻璃砖内的光路．如果要完成测量任务，必须使第一次入射的入射角较小．当用两面平行的玻璃砖时，无论入射角为多大，也不会在bb′界面上发生全反射，因为光能从空气中折射入玻璃中．根据光路可逆，光也可折射出去，故A 、C 、D 错，选B.答案：B6解析：所画的图象应是一条过坐标原点的倾斜直线，因为对于确定的玻璃砖，当sini 增大，sinr 也随之增大，但比值为一恒量，其比值为此直线的斜率(tan α＝n ＝sini sinr)，也为玻璃的折射率的平均值．答案：直线直线的斜率7解析：理解光的折射原理，能够分清入射光线、法线、折射光线所在的位置，结合图中的几何图形，对实验进行数据分析．答案：aa′ NN′ AO OO′ BO′8解析：通过作图找出BC 面上的反射点、AB 面上的出射点，则由几何知识可得各角的大小如下图所示，则n ＝sin45°sin30°＝2，其实验原理与用两面平行的玻璃砖相同，故P 1的像让P 2的像挡住，P 3挡住P 1、P 2的像，P 4应挡住P 3以及P 1、P 2的像．根据题意以及光的反射定律和折射定律正确作出光路图，由几何关系找出入射角和反射角，并利用光路的可逆性即可算出物体的折射率．答案：让P 2的像挡住挡住P 1、P 2的像挡住P 3以及P 1、P 2的像 2 9解析：该同学采用的方法是插针法，实验方法及步骤正确，光路图也准确无误，故可测出折射率．利用插针法确定光的入射点及出射点，进而就确定了入射光线和折射光线，这种方法不仅适用于玻璃砖，同时对三棱镜、圆柱体等也是适用的．答案：能 θ1＝∠DON 为入射角，θ2＝∠O′ON′为折射角 n ＝sin θ1sin θ210解析：由折射定律得n ＝sin∠AOB sin∠COD ＝AB OA CD OC因为OA ＝OC ，所以n ＝AB CD ＝OA 2－OB 2CD ＝10.002－8.0024.00＝1.5. 答案：1.511解析：所需器材有：矩形有机玻璃条、刻度尺、木板、白纸和大头针．用插针法得出光通过有机玻璃条的光路，如下图所示，在空气和有机玻璃的界面上，AO 是入射光线，OB 是折射光线，作出法线ON.取OA′＝OB′，作A′E⊥ON，B′F⊥ON，测出A′E 和B′F.折射率n ＝sini sinr ＝A′E B′F ＝c v，则有机玻璃中的光速v ＝B′F A′E c.答案：(1)矩形有机玻璃条、刻度尺、木板、白纸和大头针 (2)略 v ＝B′F A′Ec 12解析：(1)如下图所示，i 1＝60°，r 1＝30°，i 2＝30°，r 2＝60°，光线1不发生偏折．OC ＝R2cos30°＝R 3， d ＝OC tan60°＝R 3. (2)玻璃对蓝光折射比红光大，蓝光偏折更明显，故d 变小．答案：(1)R 3(2)小。