2 中学生实验：测量玻璃的折射率 第4章光的折射 [学习目标] 1.通过实验了解平行玻璃砖的光学特性。 2、可以用“针法”测量玻璃砖的折射率。 内容指标练习 学习并运用实践训练练习 达到标准 检查评估标准 技能储备 清晰原则 细化方法 快递客服问题处理 详细方法 估算法pdf 估算法pdf 山木法pdf H&H法 下载技能储备 1.实验：测量玻璃的折射率 1.实验原理 用插针法确定光路，找出入射光对应的出射光，在玻璃砖中画出对应的折射光，于是一组对应的入射光可以测量角度和折射角。 根据折射定理，可求得玻璃的折射率。 2、实验器材 玻璃砖、白纸、木板、四根大头针、图钉（3～4个）、量角器、直尺、铅笔。 3. 实验步骤 (1) 用白纸将图钉钉在木板上。 (2)用尺子画一条平行于玻璃砖一个表面的直线aa'作为界面，过aa'上一点O画一条垂直于aa'的直线NN'为法线，画出通过O的入射线让光线AO使入射角i变大。 如图1所示。 图1 (3)在AO线上垂直插入两个引脚P1和P2，将待测玻璃砖放在白纸上，使玻璃砖的一个面与aa'重合。 (4)用尺子在玻璃块的另一边画一条直线bb'平行。 (5) 在玻璃块bb'侧的白纸上垂直插入一根P3针，调整视线。 同时，连接引脚P3的位置。 当P3能同时盖住插在玻璃砖aa'一侧的引脚P1和P2的图像时，插入引脚P3。 (6)在玻璃砖bb'的一侧垂直插入一个引脚P4，使P4覆盖P3本身，同时覆盖P1和P2的图像。 (7) 记下P3、P4的位置，取下玻璃砖，拔出销钉，通过P3、P4连直线BO'与bb'交于O'点，连OO'，OO'为折射入射光AO射入玻璃砖中，折射角为r。 (8)药物测角仪测量入射角i和折射角r。 (9)改变入射角i，重复前面的步骤三四次，测量相应的入射角和折射角。 (10)计算不同入射角下的数值，求出几次实验的平均值，即为玻璃的折射率。 4、数据处理 (1)估算方法：由n=以上实验数据分别计算n1、n2、n3、……，求其平均值，即为玻璃块折射率的检测值。 (2)Image法：因为sini=nsinr，所以
可以将其中的数据作为横坐标为sinr值，纵坐标为sini值，构建直角坐标系，如图2所示。画出数据点，将数据点连起来，得到一条直线通过通过起源。 求解图线斜率，如果斜率为k，则n=k。 图2（3）单位圆法：通过入射点画玻璃块界面的法线NN'，以入射点B为圆心，以适当粗细为直径画圆，入射光线、折射光线和圆在A、C处相交，从A、C点画垂线到法线，分别在A'、C'点与法线NN'相交，如图3 . 测量垂直线AA′和CC′的宽度，即可表示玻璃砖的折射率。 关于战友这两年的实际表现。 材料和材料。 招标技术打分表 图表与成交pdf 视力表复印件pdf 用图表说话pdf 如图35 注意事项 （1）轻拿玻璃砖，手只能触摸玻璃砖的粗糙表面或边缘，并且不能触摸白色光学表面。 禁止使用玻璃砖作为尺子。 (2) 实验过程中，玻璃砖在纸上的位置无法连接。 (3) 引脚P1和P2、P3和P4的宽度要适当大一些，以减少确定光线方向时的偏差。 (4) 实验时入射角不能太小（接近于零），否则会加强检测偏差； 太大（接近90°），否则难以观察到P1和P2的图像。 二、光的色散现象 1、色散：白光实际上是由各种单色光组成的多色光。 多色光通过透明介质分解成单色光的现象称为色散。 2、同种介质对不同颜色的光有不同的折射率。 在各种有色光中，介质对紫光的折射率最大，也就是说紫光在介质中的传播速度最小。 练习1.实验：玻璃折射率的测定。 例 1. 用棱镜测量玻璃折射率的实验，先将棱镜放在白纸上，在棱镜 P1 和 P2 的右侧将两根针垂直插入白纸，然后观察棱镜的另一边，调整视线使P1的像被P2挡住，然后在耳朵的右侧垂直插入两个P3和P4针脚，使P3挡住P1和P2的像，P4挡住P3和P1，P2的像，纸上标记的引脚位置和棱镜轮廓如图4所示。 (1)在本题图片上画出所需的光路； 图4 分析 如图所示，画出通过P1、P2与AC平面相交于O的入射光线，画出通过P3、P4与AB平面相交于O'的出射光线。 那么光线OO'就是入射光线P1P2在棱镜光线中的折射。 过O点分析AC面的法线，在画图上标出入射角θ1和折射角θ2，用药物测角仪
测量 θ1 和 θ2。 (2) 测量棱镜玻璃的折射率，需要检测的量为 ，并在图上标出； 答案分析 答案观点分析 (3) 估算折射率的公式为。 分析测量玻璃折射率的基本思路 1.确定一条从空气斜射入玻璃（或斜射从玻璃射入空气）的光路。 2、通过画图确定入射角和折射角。 3.根据折射率的定义n=估算玻璃的折射率。 例2 在“测定玻璃的折射率”实验中： （1）为了获得较好的实验效果，正确的是_____。 A、必须选用上下表面平行的玻璃砖。 B、选择的入射角尽量小 C、引脚垂直插在纸上 D、引脚P1、P2、P3、P4的距离要大一些，玻璃的上下表面砖不一定是平行的，所以A错； 为减小检测的相对偏差，选择的入射角应大一些，疗效较好，故B错； 为了准确地确定入射光和折射光，引脚应垂直插入纸上，所以C是正确的； 当P1和P2、P3和P4之间的距离适当大一些时，所产生的角度偏差会减小，疗效会更好，所以D是正确的。 分析如图，虚线为真实光路图，实线为玻璃块厚度放大后的光路图。 从图中可以看出，这些情况下测得的入射角不受影响，但测得的折射角比实际折射角大，所以测得的折射率相对较小。 (2)朋友A在画界面的时候，不小心把两个界面aa'和bb'的距离画的比玻璃块的厚度大，如图5，那么他测量的折射率(选填) "too large", "too small" or "") too small 图5（3）B友在测量入射角和折射角时，因为没有量角器，完成光路图后，使用O点为圆心，OA为直径画圆，与OO′的延长线相交于C点，过A点和C点的直线为垂直法线交于B点和点D分别如图6所示，那么他只需要检测，就可以得到玻璃的折射率n=。 Fig. 6 AB, CD Width of View Fig. 3 用弧形玻璃砖测量玻璃折射率实验时，先把弧形玻璃砖放在白纸上，垂直插入两个引脚P1玻璃块的左侧
，P2，然后在玻璃块的另一边观察，调整视线，使P1的影像被P2的影像挡住，然后在耳朵两侧垂直插入两个插脚P3和P4，使P3挡住P1和P2的图像，P4挡住P3、P1和P2的图像，在纸上标出引脚的位置和弧形玻璃砖的轮廓，如图7A所示，其中O为两圆弧的圆心，图中已经画出直线P1和P2 处的入射光线。 (1) 在图中画出所需的光路。 答案分析图7分析连接P3、P4、CD在一点，这个交点就是光线从玻璃块射出的位置，因为P1、P2、AB的连线交点就是位置光线进入玻璃块，连接两个交点就可以在玻璃块中形成光路，如图所示。 角和折射角，请把这两个角画在图中AB的界面上。 答案分析与分析 如i和r所示。 (3) 用测得的化学量估算折射率的公式为n=。 答案分析 (4) 多次改变入射角，测量几组入射角和折射角，根据测得的入射角和折射角的余弦值，画出如图B所示的图像，从图像中我们可以知道玻璃的折射率为n=____。 答案解析 1.5 2、折射时的色散如图8所示。白光通过棱镜折射后，色光从上到下依次为：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫，其中可见： (1) 从棱镜射出的光与入射光方向的倾角称为通过棱镜的偏转角，如图所示，当白光被色散时，绿光的偏转角光最小，紫光的偏转角最大，说明同一种玻璃对不同颜色的光有不同的折射率。 (2) 根据n=，可知折射率在同一介质中大的速度小，各种颜色的光在同一介质中的速度由小到大依次为v紫< v <... < v < v red，即绿光速度最大光折射率排列顺序，紫光速度最小。 图8 例4 如图9所示，从点光源S发出的一束细白光以一定角度入射到棱镜表面，经棱镜折射后发生色散，得到彩色光带在光屏的ab和ab之间产生。 正确的说法是Aa面是蓝光，b面是蓝光B。在真空中，a面光的波长大于b面光的波长。 C.棱镜对a面光的折射率大于b面光 D.在棱镜中，a面光的传播速度小于b面光的传播速度
传播率√答案分析 图9 分析 绿光的折射率大于紫光。 绿光通过棱镜后偏转角大于紫光，所以a面是红光，b面是蓝光，A错； 由图可知，a面光线偏角大，a面棱镜折射率大，a面光线波长短，B对，C错； a面棱镜的折射率较大，由v=已知，在棱镜中，光在a面的传播速度大于光在b面的传播速度。 D错了。 1、同种介质对不同颜色的光有不同的折射率。 该介质对高频短波长的光具有较大的折射率。 按折射率从小到大排列：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。 2、在同一介质中，不同颜色光的传播速度不同，绿光折射率小，传播速度大； 紫光的折射率大，传播速度低。 符合性检查 1231.（实验：玻璃折射率的测定）（多选）在做“玻璃折射率的测定”实验时，下列关于实验要求的说法正确的是 A.玻璃砖的长度应该大一点 B. 插脚要垂直插在纸上 C. 每边两个插脚的距离要近些，便于观察 D. 插P4的时候，挡住P3的光就可以了，没关系with P1 and P2√ √ 玻璃砖越厚，入射光、出射光与界面的偏转距离越大，便于绘图检测。 引脚垂直插入纸上以减少偏差。 每边两个管脚之间的距离太近，在确定入射光和出射光的位置时，偏差较大。 插入P4时，必须覆盖P3、P1、P2的图像，这与P1、P2有关，所以A、B正确。 穿过玻璃块后发生色散，其中光a的侧移距离小于光b的侧移距离，这意味着玻璃对光a的折射率小于光b对玻璃的折射率，并且同一种介质相反，红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的折射率依次递减，因为光b是蓝光，所以只有选项D符合题意。 2.（折射色散）如图10所示，一束可见光通过与玻璃砖平行后，变成两束单色光a和b。 如果光束b是蓝光，那么光束a可能是A.绿光B.黄光C.红光D.紫光√答案分析123图103.（实验：玻璃折射率的测定）在实验中用两块平行的玻璃砖测量玻璃的折射率，虽然镜像路径如图11所示。 (1) 在实验中，如果量角器分别测量入射角θ1和折射角θ2，那么，表达式玻璃块的折射率为
n=. 123 图11(2) 在实验数据的处理中，两个朋友各自设计了一个记录表，但是他们都完成了估计。 根据他们设计的表格所反映的信息，判断他们的论点是否做对了？ 朋友A设计的表格是123倍入射角θ1sinθ1折射角θ2sinθ2n130°0.50020.9°0.3571.401.40245°0.70730.5°0.5081.39360°0.86638.0°0.6161.41分析为了减少检测的偶然偏差，需要采用多次检测取平均值的方法。 由于每次检测的入射角和折射角不同，取入射角和折射角的平均值是没有意义的，介质的折射率只是由介质的性质决定的。 所以，根据每个入射角和对应的折射角，利用折射定理计算出折射率，然后计算出折射率的平均值，可以有效减少检测的偏差，所以A朋友做对了。 朋友B 设计的表格就是答案分析 123 上面两位朋友答对了_____（填“A”或“B”） A度数 123 角度平均余弦值n入射角θ130°45°60°45°0.7071.42折射角θ220.9°30.5°38.0°28.8°0.497A。 A 和 B 都太小 B. A 和 B 都太大 C. A 太大 B 太小 D. A 太小 B 太大 (3) 如果 A 在做测量玻璃的折射率，法线与界面不垂直，出现图12(a)所示的倾斜； 如果B在放置玻璃块，玻璃块的平面与aa'不重合，如果如图（b）所示存在误差，则测得的折射率比实际值_____。 123A 图12 分析题图(a) 测得的入射角和折射角都变大了，但变小了 在同一角度，用特殊值法分析玻璃块的折射率：如果法线线垂直于界面，入射角i=45°光折射率排列顺序，折射角r=30°，则折射率≈1.41。 若法线与界面不垂直时，入射角和折射角均减小15°，则折射率n′=≈1.22。 可见A的检测值会偏小。 当出现题图（b）所示的错误时，检测到的入射角i和折射角r都减小了，但减小了相同的角度，与（a）中完全一样，所以检测值会变小，所以A正确，B、C、D错误。 123