5 第三节 光的折射 全反射(实验：测定玻璃的折射率)
高考物理实验-测定玻璃的折射率
测定玻璃的折射率知识元测定玻璃的折射率知识讲解一、实验目的测定玻璃的折射率．二、实验原理折射率公式n=．三、实验器材木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、三角板、铅笔．四、实验步骤1．把白纸用图钉钉在木板上．2．在白纸上画一条直线aa′作为界面，画一条线段AO作为入射光线，并过O点画出界面aa′的法线NN′．3．把长方形的玻璃砖放在白纸上，使它的一条边跟aa′对齐，并画出玻璃砖的另一个长边bb′．4．在AO线段上竖直地插上两枚大头针P1、P2．5．在玻璃砖的bb′一侧竖直地插上大头针P3，用眼睛观察调整视线要使P3能同时挡住P1和P2的像．6．同样地在玻璃砖的bb′一侧再竖直地插上大头针P4，使P4能挡住P3本身和P1、P2的像．7．记下P3、P4的位置，移去玻璃砖和大头针，过P3、P4画直线O′B与bb′交于O′点，连接OO′，OO′就是玻璃砖内的折射光线的方向，入射角θ1=∠AON，折射角θ2=∠O′ON′．8．用量角器量出入射角θ1和折射角θ2的度数．9．从三角函数表中查出入射角和折射角的正弦值，记入自己设计的表格里．10．用上面的方法分别作出入射角是30°、45°、60°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．11.算出不同入射角时的值，比较一下，看它们是否接近一个常数，求出几次实验中所测的平均值，这就是玻璃的折射率．12．也可用如下方法求折射率n．用圆规以O为圆心，任意长为半径画圆，交入射线于P点，交折射线于Q点；过P作法线的垂线，交于N，过Q作法线的垂线，交于N′；用刻度尺分别测出PN和QN′之长，则n=．五、注意事项1．用手拿玻璃砖时，手只能接触玻璃砖的毛面或棱，不能触摸光洁的光学面．严禁把玻璃砖当尺子画玻璃砖的两个边aa′、bb′．2．实验过程中，玻璃砖在纸上的位置不可移动．3．大头针应竖直地插在白纸上，且玻璃砖每一侧的两枚大头针P1和P2间、P3和P4间的距离应尽量大一些，以减少确定光路方向时造成的误差．4．实验时入射角不宜过小，否则会使入射角和折射角的值偏小，增大测量误差；入射角也不宜过大，否则在bb′一侧要么看不到P1、P2的虚像，要么看到P1、P2的像模糊不清，并且变粗，不便于插大头针P3、P4．例题精讲测定玻璃的折射率例1.某小组做测定玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规，笔，白纸。
全反射法测量玻璃折射率实验报告
全反射法测量玻璃折射率实验报告下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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光的折射 全反射课件 新人教版课件
PNF＝β.根据题意有
α＝30°①
由几何关系得，∠PNO＝∠PQO＝r，于是
β＋r＝60°②
且 α＋r＝β③
由①②③式得 r＝15°.④
(2)根据折射率公式有
sin i＝n·sin r⑤
由④⑤式得 n＝ [答案](1)15°
6＋ 2
2
. 6＋
Байду номын сангаас
(2) 2
2
1.
如图所示，ABCD 为一直角梯形棱镜的截面，∠C＝60°，P 为垂直于直线 BC 的光屏，现用一宽度等于 AB 边的单色平行 光垂直射向 AB 面，经棱镜折射后在屏 P 上形成宽度等于23AB 的一条光带，求棱镜的折射率．
[解析]光路图如图所示，根据题意有 θ1＝θ2＝30°， FC ＝23 AB
则 EF ＝13 AB 根据几何关系有
DE ＝ CE tan
30°＝
AB
tan 30°＝
3 3
AB
在△DEF 中，tan θ3＝
EF DE
＝
33，解得
θ3＝30°
由折射定律可得 n＝sinsiθn2＋ θ1 θ3，解得 n＝ 3.
2－1.一束光从空气射入折射率 n＝ 2的某种玻璃的表面，则 ( BCD ) A．当入射角大于 45°时，会发生全反射现象 B．无论入射角多大，折射角都不会超过 45° C．欲使折射角等于 30°，应以 45°角入射 D．当入射角等于 arctan 2时,反射光线恰好跟折射光线垂直
2－2.很多公园的水池底都装有彩灯，当一细束由红、蓝两色 组成的灯光从水中斜射向空气时，关于光在水面可能发生的 反射和折射现象，下列光路图中正确的是( C )
当 β<θ<π2时，A、B 两光都发生全反射，光屏 PQ 上有一个光
第3讲光的折射全反射试验测定玻璃的折射率版含解析
［课时作业］单独成册方便使用一、选择题1 •关于光的传播现象及应用，下列说法正确的是（）A •一束白光通过三棱镜后形成了彩色光带是光的色散现象B •光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大C.海面上的海市蜃楼将呈现倒立的像，位置在实物的上方，又称上现蜃景D •—束色光从空气进入水中，波长将变短，色光的颜色也将发生变化E •—束白光从空气斜射进入水中，也将发生色散解析：一束白光通过三棱镜后形成了彩色光带是光的色散现象， A正确；由全反射的条件可知，内芯材料的折射率比外套材料的折射率要大，故 B正确；海市蜃楼将呈现正立的像，位置在实物的上方，又称上现蜃景， C错误；色光进入水中，光的频率不变，颜色不变，D错误；白光斜射入水中，由于水对不同色光的折射率不同，各种色光将分开，故 E正确. 答案：ABE2.—束单色光从真空斜射向某种介质的表面, 列说法中正确的是（）A .此介质的折射率等于1.5C.当光线从介质射向真空中时，入射角大于45 °寸可发生全反射现象D.当光线从介质射向真空中时，入射角小于30 °寸可能发生全反射现象B .此介质的折射率等于，2E.光进入介质时波长变短sin 45 ° l解析：n = sn而三.2,选项A错，B对.当光线从介质中射向真空中时，随入射角增大折射角增大，当折射角等于 90 °寸，即发生全反射，此时入射角为 C，■ °则有n =V2= sj n c，解得C = 45° °即入射角大于等于45°时发生全反射现象，选项C对，D错.因进入介质后光速变小，而频率不变，故 E对.答案：BCE3.如图所示是一玻璃球体，其半径为 R, O 为球心，AB 为水 平直径.M 点是玻璃球的最高点，来自B 点的光线BD 从D 点射出，出射光线平行于 AB,已知/ ABD = 30°光在真空 中的传播速度为C,则（） A •此玻璃的折射率为 33RB.光线从B 到D 需用时十 C •该玻璃球的临界角应小于45°D •若增大/ ABD ，光线不可能在DM 段发生全反射现象E •若减小/ ABD ，从AD 段射出的光线均平行于 AB 解析：由题图可知光线在D 点的入射角为i = 30°折射角为r = 60°由折射率的定义得门=書；卡■知n = （3，A 正确；光线在玻璃中的传播速度为 v=卡二申®Z ABD ，则光线射向DM 段时入射角增大，射向M 点时为45°而临界角满足sinC = £= _3<q — sin 45，°即光线可以在DM 段发生全反射现象，C 正确，D 错误； 要使出射光线平行于AB ，则入射角必为30。
测定玻璃的折射率实验报告
测定玻璃的折射率实验报告测定玻璃的折射率实验报告引言：折射率是光线从一种介质射入另一种介质时发生折射的现象，是光在不同介质中传播速度的比值。
测定玻璃的折射率是物理实验中常见的一项实验，通过测量光线从空气射入玻璃中的折射角和入射角，可以得到玻璃的折射率。
本实验旨在通过测定不同角度下光线的折射角和入射角，计算出玻璃的折射率，并探究光在玻璃中传播的规律。
实验装置和原理：实验中所用的装置包括一束光源、一块玻璃板、一支直尺和一个测角器。
光线从光源射入玻璃板，经过折射后，形成折射光线。
根据光的折射定律，入射角和折射角之间的关系可以用下式表示：n1*sin(θ1) = n2*sin(θ2)其中，n1和n2分别表示光在空气和玻璃中的折射率，θ1和θ2分别表示入射角和折射角。
实验步骤：1. 将玻璃板放置在水平桌面上，并用直尺固定住。
2. 将光源放置在玻璃板的一侧，使光线垂直射入玻璃板。
3. 在玻璃板的另一侧，使用测角器测量入射角和折射角。
4. 重复步骤3，分别测量不同入射角下的折射角。
5. 记录实验数据。
实验数据：根据实验步骤所述，我们进行了多次实验，测量了不同入射角下的折射角，并记录了相关数据。
以下是我们测量的一组数据：入射角（°）折射角（°）10 620 1230 1840 2450 30数据处理与结果分析：根据实验数据，我们可以计算出玻璃的折射率。
通过将入射角和折射角代入光的折射定律公式，我们可以得到以下结果：入射角（°）折射角（°）折射率10 6 1.6720 12 1.6730 18 1.6740 24 1.6750 30 1.67通过对多组实验数据的处理，我们可以发现，在不同的入射角下，折射率保持不变。
这说明玻璃的折射率是一个固定的值，与入射角无关。
这个结果与我们的预期相符，也符合光的折射定律。
实验误差分析：在实验过程中，由于测量仪器的精度限制以及操作者的误差，可能会导致实验数据存在一定的误差。
实验：测定玻璃砖的折射率
实验报告：测定玻璃的折射率【实验目的】应用光的折射定律测定玻璃的折射率【实验原理】如图1所示，在玻璃砖的上方插两颗大头针P］和P2,在玻璃砖的下方观察时，由于光线的两次折射，P1和P2的虚像将在—和的位置。
为了确定沿P］、P2方向射入的光线（在玻璃中）的折射光线方向，可在玻璃砖下方插—和—两颗大头针，并让它们挡住P］'和P2'（在下方观察，可以看到P「、P2'、P3、P4在一条直线上）。
P］、P2的连线与玻璃砖上边缘交点为O，P3、P4的连线与玻璃砖上边缘交点为O'，连接O、O'即是玻璃中的。
测量入射角和折射角，利用即可得出玻璃的折射率。
【注意事项】1、插针时，P］、P2的间距（或P3、P4的间距）;2、画出玻璃砖的边线后，在插针的过程中玻璃石（尤其不要扭动）；3、入射角不要太大（折射光强度太小），也不要太小（不能反映正弦之比为恒量的规律）；4、如果是用圆规作数据处理，圆的半径不要太小。
【实验器材】玻璃砖、白纸、泡沫塑料板（图钉）、、三角板、量角器（或圆规）【实验步骤】1、将白纸用图钉钉在泡沫塑料板上。
2、将玻璃砖放在白纸上，借助三角板画出玻璃砖的__________ 。
3、按图1所示放好玻璃砖后，插上大头针与、P2。
4、在玻璃砖的下放观察P「P2的像，并用大头针挡住它们的像P「、P2'，将％插入白纸。
5、再用大头针___ 挡住P「、P2'和P3并插入白纸。
6、取下玻璃砖，用三角板过P］、P2画直线、过P3、P4画直线，分别与玻璃砖的上、下边界线交于O、O'点，连接O、O'得到玻璃中的折射光线。
7、量出入射角和折射角，用折射定律计算玻璃的折射率。
8、改变，重复2〜7步骤，多测几组。
【数据处理】数据组次入射角0 .折射角" sin0 ,sin e 2折射率n n的平均值12345。
第12章-第3讲 光的折射 全反射 (实验：测定玻璃的折射率) 大赛获奖精美课件PPT
试题
解析
由图可知， 当出射角与入射角 相等时，AB 面上的折射角与 AC 面上的入射角相等，设为 r，
NO.2 题组训练 提升能力
由几何关系可知 α＋β＝180° ， 2r＋β＝180° ，得 α＝2r，而 θ θ＋α ＝2(i－r)，得 i＝ ，由折 2 θ＋α sin 2 sin i 射定律得 n＝ ＝ α ， sin r sin 2 选项 A 正确．
NO.2 题组训练 提升能力
考点二 NO.1 梳理主干 填准记牢
对光的全反射的理解及应用
1．全反射现象 (1)条件：①光从 光密 介质射入 光疏 介质． ②入射角 大于或等于 临界角． (2)现象：折射光完全消失，只剩下反射光．
1 2．临界角：折射角等于 90° 时的入射角，用 C 表示，sin C＝ n .
考点一
3．如图所示，一贮液池高为 H，某人手持手
试题
电筒向池中照射时， 光斑落在左边池壁上 a 处， 已知 a 与池底相距 h，现保持手电筒照射方向 不变，当池中注满液体后光斑恰好落在出液口 处，此时液面上的光斑与左边池壁相距 L.求：
解析
NO.1 梳理主干 填准记牢
NO.2 题组训练 提升能力
(1)液体的折射率； (2)若光在空气中的 速度为 c，则光在液 体中的速度为多大？
考点一 NO.1 梳理主干 填准记牢
2.(2015· 高考安徽卷)如图所示，一束单色 光从空气入射到棱镜的 AB 面上，经 AB 和 AC 两个面折射后从 AC 面进入空气， 当出射角 i′和入射角 i 相等时，出射光 线相对于入射光线偏转的角度为 θ.已知 棱镜顶角为 α，则计算棱镜对该色光的折 射率表达式为( A ) α＋ θ α＋ θ sin sin 2 2 A. B． α θ sin sin 2 2 sin θ sin α C. D ． α θ sin θ－ 2 sin α－2
实验：漫反射法测量玻璃折射率-实验报告
实验： 漫反射法测量玻璃折射率一．实验目的1.观察漫反射及全反射的实验现象。
2.用漫反射法测量玻璃折射率。
二．实验原理全反射：由折射定律可知，当光从光密介质进入光疏介质时（光密介质折射率2n 大于光疏介质折射率1n ），随着入射角的增加，折射角也会随之增加，当入射角增大到某角度时，折射角变成90度，继续增大入射角光线，光线将全部返回到光密介质中，折射光线消失，即光能量没有透射损失，这种现象称为全反射。
临界角：使折射角成90度的入射角称为临界角，由折射定律可知，临界角C θ满足 sin C θ=1n /2n 。
纸巾的作用是用来发散激光光束的。
本实验涉及三种不同折射率和两个全反射角。
空气折射率1n ≈1，待测玻璃折射率2n ，水的折射率3n ≈1.33。
三．实验主要步骤或操作要点 实验任务：1.在玻璃表面贴上蘸水的面巾纸，用激光笔照射纸巾产生光环，观察并记录其特征；将玻璃另一面浸入水中观察光环消失的现象。
2.用几何光学中的全反射原理分析解释光环产生和消失的物理机理，推导出玻璃折射率与暗环直径间的关系。
3.用直尺测量一块玻璃产生的暗环的直径，并测量玻璃的厚度，从而测得玻璃的折射率。
实验步骤：1. 用水蘸湿纸巾，将其贴到玻璃片上；2. 激光笔照射玻璃上的纸巾产生光环；3. 用直尺测量产生的暗环直径和玻璃厚度（在不同位置测5次以上）。
4.观测完光环后，将任意玻璃片的另一面浸入水中，观察光环消失的现象。
实验注意事项：1、禁用大功率激光。
2、不要让激光直射或者反射入眼睛，以免造成视力损伤。
3、玻璃或塑料片的边沿不要过于尖锐，以免划伤。
五．数据处理本实验默认玻璃（塑料）片下方是空气（1n ≈1）。
一般玻璃（塑料）的折射率2n 约为1.5，比空气和水的折射率都大，所以根据本实验的装置可知，只有在玻璃（塑料）片下表面会形成全反射条件，而玻璃（塑料）片上方覆盖的水膜厚度可以忽略不计，因此所观察到的暗环正是由于下表面的全反射产生的。
第3讲 光的折射 全反射 测定玻璃的折射率
(4)实验时入射角不宜过小,否则会使测量误差过大,也不宜过大,否则在
bb'一侧将看不到P1、P2的像。 5.数据处理:计算每次的折射率n,求出平均值 n 。
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例6 “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大头针C、D。在插入第四个大头针D
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考点二 全反射现象
1.对全反射的理解 (1)如果光线从光疏介质进入光密介质,则无论入射角多大,都不会发生 全反射现象。 (2)光的全反射现象遵循光的反射定律,光路是可逆的。 (3)当光射到两种介质的界面上时,往往同时发生光的折射和反射现象, 但在全反射现象中,只发生反射,不发生折射。当折射角等于90°时,实际 上就已经没有折射光了。
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(4)全反射现象可以从能量的角度去理解:当光由光密介质射向光疏介 质时,在入射角逐渐增大的过程中,反射光的能量逐渐增强,折射光的能 量逐渐减弱,当入射角等于临界角时,折射光的能量已经减弱为零,这时 就发生了全反射。
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2.全反射的有关现象及应用 (1)海里浪花呈白色、玻璃(水)中气泡看起来特别亮、沙漠蜃景、夏天 的柏油路面看起来“水淋淋”的、海市蜃楼、钻石的夺目光彩、水下 灯照不到整个水面、全反射棱镜(如图所示)等。
方法技巧 解决全反射问题的一般方法 (1)确定光是从光密介质进入光疏介质。
(2)应用sin C= 1 确定临界角。
n
(3)根据题设条件,判定光在传播时是否发生全反射。 (4)如发生全反射,画出入射角等于临界角时的临界光路图。 (5)运用几何关系或三角函数关系以及反射定律等进行分析、判断、计 算。
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实验：测定玻璃的折射率
分析实验中存在的问题和改进方法
存在的问题
在实验过程中，由于环境光线的影响，可能会出现误差；同时，测量角度时也可能存在 误差。
改进方法
为了减小误差，可以在实验过程中使用遮光板来减少环境光线的干扰；同时，采用更加 精确的测量工具来提高角度测量的准确性。
果。
调整实验装置，使光线正确地进入折射率计
调整光源与玻璃片的 相对位置，确保光线 能够垂直入射到玻璃 片上。
确保光屏的位置能够 接收到折射后的光线， 以便观察和记录。
调整折射率计的角度， 使入射光线和折射光 线分别对准标尺上的 刻度。
记录实验数据，并计算玻璃的折射率
观察并记录入射角和折射角的大小。 根据折射定律公式（n=sin i/sin r），计算玻璃的折射率n。
数据处理
为了更准确地分析实验结果，我们对 原始数据进行了平均处理，以减小测 量误差。
折射率计算结果与误差分析
折射率计算
根据斯涅尔定律，我们计算出了玻璃的折射率。
误差分析
通过对实验过程的分析，我们确定了折射率计算结果的误差范围，主要来源于测量角度和光速的误差 。
实验结果与理论值的比较分析
理论值比较
折射率的概念和计算公式
折射率
光在真空中的速度与光在介质中的速度之比，称为介质的折 射率。
计算公式
n=c/v，其中c为光在真空中的速度，v为光在介质中的速度。
折射率计的工作原理和使用方法
工作原理
折射率计利用光的折射现象来测量介质的折射率。当光线从空气射入玻璃时，其 折射角会发生变化，通过测量这个角度的变化，可以计算出玻璃的折射率。
使用方法
将待测玻璃放入折射率计的样品槽中，调整入射角，使光线射入玻璃并发生折射 。通过测量折射角的变化，可以计算出玻璃的折射率。
2018高考物理一轮总复习教学课件(人教版)： 光的折射 全反射 实验：测定玻璃的折射率
反思提升
解决全反射问题的一般方法 (1)确定光是从光密介质进入光疏介质。 1 (2 )应用 sin C＝n确定临界角。 (3 )根据题设条件，判定光在传播时是否发生全反射。 (4 )如发生全反射，画出入射角等于临界角时的临界光路图。 (5 )运用几何关系或三角函数关系以及反射定律等进行分析、判断、运算， 解决问题。
解析
题组训练
2 ．[光的折射、全反射的综合应用](2017 · 开封模拟)如图所示， 一截面为直角三角形的玻璃棱镜 ABC，∠ A＝30 ° ，D 点在 AC 边上，A、D 间距为 L。一条光线以 60 ° 的入射角从 D 点射入棱镜，光线垂直 BC 射出，求： (1)玻璃的折射率。 (2 )BC 边上出射点的位置到 C 点的距离 d。
1．全反射 (1)条件：①光从光密介质射入光疏介质； ②入射角等于或大于 临界角 。 (2 )现象： 折射光 完全消失，只剩下反射光。 (3 )临界角：折射角等于 90 ° 时的入射角，若光从光密介质(折射率为 n)射向 1 真空或空气时， 发生全反射的临界角为 C， 则 sin C＝n。 介质的折射率越大， 发生全反射的临界角越小。 2 ．光导纤维 原理：利用光的 全反射 。
解析：两条光线的光路如图所示，设射出玻璃后两光线的交点是 P，光线Ⅱ sin r 从玻璃射出时的入射角为 i，折射角为 r，根据折射定律得：n＝ sin i 由几何关系可得 i＝30 ° 代入得 r＝60 ° 由几何关系可得 OP＝2 Rcos 30 ° ＝ 3 R。
玻璃的折射率测定实验
实验步骤：首先调整光源 和棱镜的位置，使光线通 过棱镜后形成干涉条纹； 然后调整光栅的位置，使 干涉条纹清晰可见；最后 通过光敏元件测量干涉条 纹的强度和位置，计算玻
璃的折射率
实验注意事项：实验过程 中需要注意光源的稳定性、 棱镜和光栅的位置调整以
及光敏元件的灵敏度等
04
实验步骤
实验器材的准备和安装
验操作。
实践能力的提升：实验过 程中，需要动手操作，如 调整仪器、测量数据等， 以提高实践操作能力和解
决问题的能力。
实验结果的分析：实验结 束后，需要对实验数据进 行分析和处理，以得出结 论，提高数据分析和处理
能力。
实验报告的撰写：实验结 束后，需要撰写实验报告， 以总结实验过程、结果和 结论，提高写作能力和表
的折射率。
项标题
实验仪器：光源、 玻璃样品、偏转角
测量仪等。
项标题
注意事项：实验过 程中，需要注意光 源的稳定性和玻璃 样品的平整度，以 保证实验结果的准
确性。
实验装置和测量原理
实验装置：包括光源、棱 镜、光栅、光敏元件等
测量原理：利用光的折射 原理，通过测量光在玻璃 中的折射率来计算玻璃的
折射率
达能力。
感谢观看
汇报人：XXX
项标题
其他方法：如折射 仪法、干涉法等
项标题
比较结果：实验结 果与其他方法的准
确性比较
项标题
结论：实验结果与 其他方法的准确性
比较结果
07
实验总结
实验的收获和体会
项标题
实验原理：掌握了 玻璃折射率的测定
原理和方法
项标题
实验操作：熟练掌 握了实验操作步骤
和注意事项
项标题
高考物理新攻略总复习课件光的折射全反射测定玻璃的折射率
折射现象解释
通过折射定律可以解释光的折射 现象，如光线在不同介质分界面 处的偏折、全反射等现象。
折射定律应用
折射定律在几何光学中有着广泛 的应用，如透镜成像、眼睛视物 等。
全反射现象判断问题
1 2
全反射现象
当光从光密介质射入光疏介质时，如果入射角大 于或等于临界角，就会发生全反射现象，此时光 线全部被反射回原介质中。
高考物理新攻略总复习课件光的折
射全反射测汇定报人玻：XX璃的折射率
20XX-01-16
目录
• 光的折射与全反射基本概念 • 测定玻璃折射率实验原理 • 典型例题解析与讨论 • 知识拓展与提高训练 • 总结回顾与展望未来
01
光的折射与全反射基本概念
Chapter
光的折射现象及条件
折射现象
光从一种介质斜射入另一种介质 时，传播方向发生改变的现象。
运用计算机模拟和数值计算的方法研究光的传播和成像规律，
适用于分析复杂光学系统和进行光学设计。
创新实验设计思路分享
利用激光笔和半圆形玻璃砖测定玻璃的折射率
通过测量激光笔发出的光线在半圆形玻璃砖中的入射角和折射角，运用折射定律计算玻 璃的折射率。
利用全反射现象设计光纤传感器
利用全反射现象中光在光纤内不断反射传输的特性，设计一种能够感知外部物理量变化 的光纤传感器。
03
光的色散
不同波长的光在介质中的折射率不同，因此复色光在折射时会发生色散
现象，形成光谱。
复杂光学系统分析方法介绍
几何光学方法
01
运用几何知识研究光的传播路径和成像规律的方法，适用于分
析简单光学系统。
物理光学方法
02
运用波动理论研究光的干涉、衍射等现象的方法，适用于分析
《实验：测定玻璃的折射率》 讲义
《实验：测定玻璃的折射率》讲义一、实验目的测定玻璃的折射率，加深对光的折射定律的理解。
二、实验原理当光线从空气斜射入玻璃时，入射角 i 和折射角 r 满足折射定律：n ＝ sin i ／ sin r ，其中 n 为玻璃的折射率。
通过测量入射角和折射角，就可以计算出玻璃的折射率。
三、实验器材玻璃砖、白纸、大头针、直尺、铅笔、量角器、平木板。
四、实验步骤1、把白纸平铺在平木板上，用铅笔在白纸上画出一条直线 aa'，作为界面。
2、把玻璃砖平放在白纸上，使玻璃砖的一个长边与直线 aa'对齐。
3、用大头针在玻璃砖的另一侧分别插上 P1、P2 两枚大头针，使P1、P2 的针尖大致在同一直线上。
4、眼睛在玻璃砖的另一侧观察，在白纸上分别插上 P3、P4 两枚大头针，使 P3 挡住 P1、P2 的像，P4 挡住 P3 和 P1、P2 的像。
5、移去玻璃砖和大头针，过 P1、P2 作直线 O1O2 交 aa'于 O 点，过 P3、P4 作直线 O3O4 交 aa'于 O'点，连接 OO'。
6、用量角器分别测量入射角 i 和折射角 r。
7、改变入射角，重复步骤 3 至 6，多测几组数据。
五、数据处理1、计算每次测量的折射率 n ＝ sin i ／ sin r 。
2、求折射率的平均值，得到玻璃的折射率。
六、注意事项1、玻璃砖要与纸面垂直。
2、插大头针时，要使大头针的针尖大致在同一直线上。
3、入射角不宜过大或过小，一般在 30°至 60°之间。
4、测量入射角和折射角时，要尽量准确。
七、误差分析1、测量误差：入射角和折射角的测量存在误差，可能导致折射率的计算不准确。
2、作图误差：在确定光线的光路时，作图不准确会引入误差。
3、仪器误差：量角器的精度有限，也会影响测量结果的准确性。
八、实验拓展1、思考如果玻璃砖的两个表面不平行，对实验结果会有什么影响？2、尝试用其他方法测定玻璃的折射率，比如利用全反射现象。
第3讲 光的折射 全反射(实验_测定玻璃的折射率)
(6)已知介质对某单色光的临界角为C,则该介质的折射率等于 sin C 。
(√)
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2.(多选)关于全反射,下列说法中正确的是 ( AC ) A.光从光密介质射向光疏介质时可能发生全反射 B.光从光疏介质射向光密介质时可能发生全反射 C.光从折射率大的介质射向折射率小的介质时可能发生全反射 D.光从其传播速度大的介质射向其传播速度小的介质时可能发生全 反射
底面的半径是球半径的 23 倍;在过球心O且垂直于底面的平面(纸面)
内,有一与底面垂直的光线射到玻璃球冠上的M点,该光线的延长线恰好 过底面边缘上的A点。求该光线从球面射出的方向相对于其初始入射 方向的偏角。
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答案 150°
解析 设球半径为R,球冠底面中心为O',连接O、O',则OO'⊥AB。令
考点三 光的色散
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1.光速与波长、频率的关系 光速v与波长λ、频率f的关系为v=λf。光从一种介质进入另一种介质时, 光速改变,波长改变,频率不变。
一、光的折射与折射率
1.折射现象:光从一种介质进入另一种介质时,在界面上光路 ① 发生改变 的现象。 2.折射定律:折射光线与入射光线、法线在同一平面内,折射光线与入射 光线分别位于法线的两侧;入射角的正弦与折射角的正弦成正比,即
sin θ1
② n12= sin θ2 。
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3.折射率 (1)定义:光从真空射入某种介质发生折射时,入射角θ1的正弦与折射角θ2 的正弦之比,叫做这种介质的折射率。
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根据反射定律,有i″=30° ⑧ 连接ON,由几何关系知△MAN≌△MON,故有∠MNO=60° ⑨ 由⑦⑨式得∠ENO=30° ⑩ 于是∠ENO为反射角,NO为反射光线。这一反射光线经球面再次折射 后不改变方向。所以,经一次反射后射出玻璃球冠的光线相对于入射光 线的偏角β为 β=180°-∠ENO=150°
第三节光的折射全反射（实验：测定玻璃的折射率）
1 和r1分别是该光线在BC面上的入射 角和折射角．光线在AC面上发生全反射，由反射定律有 i2＝r2② 式中i2和r2分别是该光线在AC面上的入射角和反射角 光线在AB面上发生折射，由折射定律有 n sin i3＝sin r3③ 式中i3和r3分别是该光线在AB面上的入射角和折射角 由几何关系得 i2＝r2＝60°，r1＝i3＝30°④ F点的出射光相对于D点的入射光的偏角为 δ＝(r1－i1)＋(180°－i2－r2)＋(r3－i3)⑤ 由①②③④⑤式得 δ＝60°.⑥ (ii)光线在AC面上发生全反射，光线在AB面上不发生全反射，有n sin i2≥n sin C>n sin i3⑦ 式中C是全反射临界角，满足 n sin C＝1⑧ 由④⑦⑧式知，棱镜的折射率n的取值范围应为 23 3≤n<2.⑨ 答案：见解析 2．(高考全国卷Ⅰ )
第三节 光的折射 全反射(实验：测定玻璃的折射率)
[学生用书P265] 【基础梳理】 一、光的折射与折射率 1．折射定律 (1)内容：如图所示，折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比．
(2)表达式：sin θ1sin θ2 ＝n . (3)在光的折射现象中，光路是可逆的． 2．折射率 (1)折射率是一个反映介质的光学特性的物理量． (2)定义式：n ＝sin θ1sin θ2 . (3)计算公式：n ＝c v ，因为v (4)当光从真空(或空气)射入某种介质时，入射角大于折射角；当光由介质射入真空(或空气)时，入射角小于折射角． 二、全反射 1．条件 (1)光从光密介质射入光疏介质． (2)入射角≥临界角． 2．临界角：折射角等于90°时的入射角，用C 表示，sin C ＝1n ． 三、光的色散、棱镜 1．光的色散 (1)色散现象：白光通过三棱镜会形成由红到紫七种色光组成的彩色光谱，如图．
实验：测定玻璃的折射率
目录
• 实验目的 • 实验原理 • 实验器材 • 实验步骤 • 实验结果与分析 • 结论与建议
01
实验目的
了解折射率的概念
01 折射率：光线在两种不同介质之间发生传播方向
改变的物理量。
02
折射率是物质的一种光学属性，与物质种类、温 度和光波长等因素有关。
学习测定玻璃折射率的方法
02 根据实验数据2计算
n = sin 45° / sin 30° =
0.7071 / 0.5 = 1.414。
04 根据实验数据3计算
n = sin 60° / sin 42° =
0.866 / 0.6428 = 1.350。
误差分析
入射角和折射角测量误差
由于测量工具的精度限制，入射角和折射角的测量存在一定的误差，这会影响折射率的 计算结果。
测量尺应具有一定的长度，以便在实验中测量较大的角度 变化。
04
实验步骤
准备实验器材
平行光源
用于提供平行光束，可以 使用激光笔或LED灯等。
半圆形玻璃棱镜
用于折射光线，观察折射 现象。
玻璃片
需要测量的玻璃样品。
测量尺
用于测量角度。
记录本和笔
用于记录实验数据和观察 结果。
调整平行光源的角度
打开平行光源，调整角度，使光线平行于半圆形玻璃棱镜的平面。
折射仪法
利用折射仪测量光线在空气和玻璃之间的折射角，通过 计算得出玻璃的折射率。
临界角法
通过测量光线在玻璃表面发生全反射时的临界角，利用 公式计算出玻璃的折射率。
掌握实验操作流程和注意事项
实验操作流程 01
准备实验器材：折射仪、玻璃片、光源、光屏等。 02
2019-2020年高三物理新课光的折射全反射光的色散实验：测定玻璃的折射率人教版
2019-2020年高三物理新课光的折射全反射光的色散实验：测定玻璃的折射率人教版一. 本周教学内容：高三新课：光的折射全反射光的色散实验：测定玻璃的折射率二. 知识要点：1. 光的折射现象：光从一种介质进入到另一种介质时传播方向发生改变的现象。
注意：（1）入射光线和法线的夹角叫入射角，折射光线和法线的夹角叫折射角。
两者都不是光线跟界面的夹角。
（2）在光的折射现象中，光路是可逆的。
2. 折射定律：（斯涅耳定律）（1）内容：折射光线跟入射光线和法线在同一平面上，折射光线和入射光线分别位于法线的两侧，入射角的正弦跟折射角的正弦成正比。
（2）公式：（常数）（3）注意：①是入射角正弦跟折射角正弦成正比。
而不是入射角跟折射角成正比；②光由空气进入介质时，光由介质进入空气时3. 折射率（1）定义：光从真空射入某种介质发生折射的时候，入射角的正弦和折射角的正弦之比称为该介质的折射率。
反映介质的光学性质，说明介质对光的偏折本领。
（2）公式：（介质的折射率等于光在真空中的速度c跟光在这种介质中的速度v之比）（3）注意：①∵，∴任何介质的折射率，不论是由真空进入介质，还是由介质进入真空，公式中的分子是指在真空中光线与法线的夹角；②介质的折射率由介质本身的特性及光的频率（以后将学到）共同决定；③在折射现象中，当入射角为时，折射角也为。
这是个特殊情况，但仍是折射现象，千万不要认为折射光线没偏折就不是折射现象。
可用理解；。
4. 光密介质和光疏介质：不同折射率的介质相比较，折射率小的介质叫光疏介质，折射率大的介质叫光密介质。
光从光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角。
5. 全反射现象：光从光密介质射入光疏介质时，随着入射角逐渐增大，折射光线离法线越来越远，强度越来越弱，反射光线越来越强，当折射角达到时，折射光线消失，只剩下反射光线。
这种现象称为全反射现象。
6. 产生全反射的条件（1）临界角：折射角等于时的入射角称为临界角。
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第十四章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论
解析：(1)由于 a 光的频率小于 b 光的频率，可知 a 光的折射率 小于 b 光的折射率．在上表面 a、b 两束单色光的入射角相同， 由折射定律可判断出 a 光的折射角大于 b 光的折射角．在下表 面，光线由玻璃射向空气，光线折射率为折射角正弦比入射角 正弦，故下表面的折射角应与上表面的入射角相同，即通过玻 璃砖后的出射光线应与原入射光线平行．
sin i＝nsin r
①
由正弦定理有
s2inRr＝sin（Ri－r）
②
由几何关系，入射点的法线与 OC 的夹角为 i.由题设条件和几
何关系有 sin i＝RL
③
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第十四章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论
式中 L 是入射光线与 OC 的距离．由②③式和题给数据得
sin r＝
6 205
由几何关系得
i2＝r2＝60°，r1＝i3＝30°
④
F 点的出射光相对于 D 点的入射光的偏角为
δ＝(r1－i1)＋(180°－i2－r2)＋(r3－i3)
⑤
由①②③④⑤式得
δ＝60°.
⑥
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第十四章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论
(2)光线在 AC 面上发生全反射，光线在 AB 面上不发生全反射，
同一介质中的折射率
同一介质中速度 波长 临界角
通过棱镜的偏折角
红橙黄绿青蓝紫 低―→高 小―→大 大―→小 大―→小 大―→小 小―→大
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第十四章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论
【跟进题组】 1．实验表明，可见光通过三棱镜时各色光的折射率 n 随波长 λ 的变化符合科西经验公式：n＝A＋λB2＋λC4，其中 A、B、C 是 正的常量．太阳光进入三棱镜后发生色散的情形如图所示，则
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第十四章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论
2．平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制
平行玻璃砖
三棱镜
圆柱体(球)
玻璃的 的三棱镜
横截面是圆
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第十四章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论
平行玻璃砖
三棱镜
圆柱体(球)
对光线 的作用
通过平行玻璃 砖的光线不改 变传播方向， 但要发生侧移
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第十四章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论
(4)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关．同 一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小． (5)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相 同． (6)折射率大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映了光在 介质中传播速度的大小 v＝nc.
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第十四章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论
2．虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射 形成的，可用白光照射玻璃球来说明．两束平行白光照射到透 明玻璃球后，在水平的白色桌面上会形成 MN 和 PQ 两条彩色 光带，光路如图所示．M、N、P、Q 点的颜色分别为( )
A．紫、红、红、紫 C．红、紫、紫、红
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第十四章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论
做一做 如图所示，光在真空和介质的界面 MN 上发生偏折，那么下列 说法正确的是( )
A．光是从真空射向介质 B．介质的折射率为 1.73 C．光在介质中的传播速度为 1.73×108 m/s D．反射光线与折射光线成 90°角 E．当入射角增大 10°，则折射角也将增大 10° 提示：BCD
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第十四章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论
3．求解全反射现象中光的传播时间的一般思路 (1)全反射现象中，光在同种均匀介质中的传播速度不发生变 化，即 v＝nc. (2)全反射现象中，光的传播路程应结合光路图与几何关系进行 确定． (3)利用 t＝vl 求解光的传播时间．
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第十四章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论
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第十四章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论
折射定律的应用 【知识提炼】 1．对折射率的理解 (1)公式 n＝ssiinn θθ12中，不论是光从真空射入介质，还是从介质 射入真空，θ1 总是真空中的光线与法线间的夹角，θ2 总是介质 中的光线与法线间的夹角． (2)折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关． (3)折射率与介质的密度没有关系，光密介质不是指密度大的介 质，光疏介质不是指密度小的介质．
2. (2017·高考全国卷Ⅰ)如图，一玻璃工件的上半部是半径为 R 的半球体，O 点为球心；下半部是半径为 R、高为 2R 的圆柱 体，圆柱体底面镀有反射膜．有一平行于中心轴 OC 的光线从 半球面射入，该光线与 OC 之间的距离为 0.6R.已知最后从半 球面射出的光线恰好与入射光线平行(不考虑多次反射)．求该 玻璃的折射率．
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第十四章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论
(4)当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反 射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射． 2．解决全反射问题的一般方法 (1)确定光是光密介质进入光疏介质． (2)应用 sin C＝n1确定临界角． (3)根据题设条件，判定光在传播时是否发生全反射． (4)如发生全反射，画出入射角等于临界角时的临界光路图． (5)运用几何关系或三角函数关系以及反射定律等进行分析、判 断、运算，解决问题．
第十四章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论
第三节 光的折射 全反射 (实验：测定玻璃的折射率)
第十四章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论
【基础梳理】
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第十四章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论
提示：同一 两侧 比值 质 大于或等于 反射光
sin θ1 sin θ2
频率
光密介质
①
式中 n 为三棱镜的折射率
由几何关系可知 β＝60°
②
∠EOF＝30°
③
在△OEF 中有 EF＝OEsin∠EOF
④
由③④式和题给条件得 OE＝2 cm
⑤
根据题给条件可知，△OED 为等腰三角形，有
α＝30°
⑥
由①②⑥式得 n＝ 3.
⑦
答案：见解析
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第十四章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论
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第十四章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论
(2)成因：棱镜材料对不同色光的折射率不同，对红光的折射率 最小，红光通过棱镜后的偏折程度最小，对紫光的折射率最大， 紫光通过棱镜后的偏折程度最大，从而产生色散现象．
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第十四章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论
2．各种色光的比较 颜色 频率 ν
入射角和折射角．光线在 AC 面上发生全反射，由反射定律有
i2＝r2
②
式中 i2 和 r2 分别是该光线在 AC 面上的入射角和反射角
光线在 AB 面上发生折射，由折射定律有
nsin i3＝sin r3
③
式中 i3 和 r3 分别是该光线在 AB 面上的入射角和折射角
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第十四章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论
()
A．屏上 c 处是紫光 C．屏上 b 处是紫光 E．屏上 d 处是紫光
B．屏上 d 处是红光 D．屏上 a 处是红光
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第十四章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论
解析：选 DE.白色光经过三棱镜后产生色散现象，在光屏由上 至下依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫．由于紫光的折射率 最大，所以偏折最大；红光的折射率最小，则偏折程度最小．故 屏上 a 处为红光，屏上 d 处为紫光，D、E 正确．
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第十四章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论
解析：过 D 点作 AB 边的法线 NN′，连接 OD，则∠ODN＝α 为 O 点发出的光线在 D 点的入射角；设该光线在 D 点的折射 角为 β，如图所示．根据折射定律有
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第十四章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论
nsin α＝sin β
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第十四章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论
解析：如图，根据光路的对称性和光路可逆性，与入射光线相 对于 OC 轴对称的出射光线一定与入射光线平行．这样，从半 球面射入的折射光线，将从圆柱体底面中心 C 点反射．设光 线在半球面的入射角为 i，折射角为 r.由折射定律有
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第十四章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论
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第十四章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论
3．(1)一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖，经折射分 成两束单色光 a、b.已知 a 光的频率小于 b 光的频率．下面光 路图可能正确的是________．
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第十四章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论
(2)如图所示，含有两种单色光的一细光束，以入射角 θ 射入 厚度为 d 的平行玻璃砖中，该玻璃砖对两种单色光的折射率分 别为 n1 和 n2，且 n1＞n2.求两束单色光从下表面射出时出射点 之间的距离．
通过三棱镜的光 圆界面的法线是
线经两次折射后，过圆心的直线，
出射光线向棱镜 经过两次折射后
底边偏折
向圆心偏折
测定玻璃的折 全反射棱镜，改变 改变光的传播方
应用
射率
光的传播方向
向
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第十四章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论
【跟进题组】 1．(2018·高考全国卷Ⅲ) 如图，某同学在一张水平放置的白纸 上画了一个小标记“•”(图中 O 点)，然后用横截面为等边三 角形 ABC 的三棱镜压在这个标记上，小标记位于 AC 边上．D 位于 AB 边上，过 D 点做 AC 边的垂线交 AC 于 F.该同学在 D 点正上方向下顺着直线 DF 的方向观察，恰好可以看到小标记 的像；过 O 点做 AB 边的垂线交直线 DF 于 E；DE＝2 cm， EF＝1 cm.求三棱镜的折射率．(不考虑光线在三棱镜中的反 射)