测定玻璃的折射率-实验复习教学案(自编).doc

(完整word)测定玻璃的折射率 实验复习教学案(自编)北京高考光学、热学实验知识点复习教案北京 蔡雨翔 2013.05教学要求 高考光学、热学实验考试范围：110测定玻璃的折射率 111用双缝干涉测定光的波长 116油膜法估测分子大小教学过程（一)测定玻璃的折射率 1、实验目的:测定玻璃的折射率。 2、实验原理：用插针法确定光路，找出和入射线相应的折射线;用量角器测出入射角i和折射角r；根据折射定律计算出玻璃的折射率n= 。 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。 4、实验步骤： 把白纸用图钉钉在木板上。 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，如图所示。 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个长边bb.在AO线段上竖直地插上两枚大头针P1和P2。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。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与P2的像。记下P3和P4的位置,移去玻璃砖和大头针，过P3和P4引直线OB与bb交于O点,连接O与O，OO就是玻璃砖内的折射光线的方向，入射角i=AON，折射角r=OON.用量角器量出入射角i和折射角r的度数.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。用上面的方法分别求出入射角是30，45，60时的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，把这些数据记在表格里。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。5、重要注意事项：玻璃砖要厚。入射角应在30到60之间。大头针的间距应较大些.玻璃砖的折射面要画准。大头针要插得竖直。6、误差及分析；入射光线、出射光线确定的准确性，要求入射侧、出射侧所插两枚大头针间距宜大点.测量入射角与折射角时的相对误差，故入射角不宜过小.入射角也不宜过大，过大则反射光较强，出射光较弱.同步训练：例1某同学用两面平行的玻璃砖做测定玻璃折射率的重要实验，步骤如下：A、用图钉把白纸钉在平木板上,在白纸上画一条直线aa作为界面，过aa上的一点O画法线和一条线段AO作为入射光线，然后把玻璃砖放在白纸上使它们的长边跟aa对齐，画出玻璃砖的另一边bb.B、在线段AO上竖直插上两枚大头针P1和P2，透过玻璃砖观察大头针的像，移动玻璃砖直到P1的像被P2挡住。然后在观察的这一侧插上大头针P3和P4，使P3挡住P1和P2的像，使P4挡住P3和P1、P2的像，记下P3和P4的位置。C、移去大头针和玻璃砖，过P3、P4引一直线OB与直线bb交于O,连接OO,则OO就是折射光线.上述操作中不正确的是_。实验获得入射光线和折射光线后还需用什么器材、资料才能求出折射率_。例2某同学在做完插针法测玻璃砖折射率的实验后有几点体会，其中不正确的是（ )A、当入射角相同时,玻璃砖越厚,入射光线侧移量越大。B、入射角的值应取稍大些，这样可减少实验误差。C、玻璃砖的两个面aa和bb不平行时，无法测出玻璃的折射率。D、若玻璃砖的两个面平行,但入射角为零，无法测出玻璃的折射率.例3在做测定玻璃折射率的实验时.(1）甲同学在纸上正确画出玻璃砖的界面ab前，不慎碰了玻璃砖使它向ab方向平移了一些，如图（甲)所示，其后的操作都正确，但画光路图时，将折射点确定在ab和cd上,则测出的n值将_。（2）乙同学为了避免笔尖接触光学面，画出的ab和cd都比实际侧面向外侧平移了一些，如图（乙)所示，以后的操作均正确，画光路图时将入射点和折线点都确定在ab和cd上,则测出的n值将_。（3)丙同学在操作和作图时均无失误,但所用玻璃砖的两个界面明显不平行,这时测出的n值将_.例4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和P4，使P3挡住P1和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所示。(1）在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=_。例5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,10.00cm长为半径画圆，分别交线段OA于A点，交O、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交于NN于D点，如图所示，用刻度尺量得OB=8。00cm，CD=4.00cm.由此可得出玻璃的折射率n=_.同步训练答案:例1解析：测定玻璃折射率的实验原理是：如图所示，当光线AO以一定的入射角穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光线OB，从而求出折射光线OO和折射角r,再由n= 算出玻璃的折射率。本实验所用的实验器材有：玻璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器、三角板和铅笔.所以本例中操作不正确的是：观察P1、P2的像时不能移动玻璃砖而应该移动眼睛视线。实验获得入射光线和折射光线后还需用量角器量出入射角i和r，从三角函数表中查出它们的正弦值,用n= 算出折射率。例2解析：本实验应注意的事项有：(1)轻拿轻放玻璃砖，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另一边bb。（2)实验过程中,玻璃砖在纸面上的位置不能移动。（3）插针P1与P2、P3与P4的间距应适当大些，以减小确定光路方向时出现的误差。（4）实验时入射角不能太小（接近零度），否则会使测量误差加大；也不能太大（接近90），否则会使实验中不易观察P1、P2的像。（5）本实验中有采用的不是两面平行的玻璃砖,如采用三棱镜、半圆形玻璃砖，只是出射光和入射光不平行，但一样能测出折射率。基于以上的分析，所以本例的正确答案为C。 例3解析：(1）不变,此时玻璃砖的平移对测量结果没有影响.由图（甲）可看出折射角不变，入射角相同,故测得的折射率将不变。 （2）变小。由图（乙）可看出,使入射点O向左移，折射点向右移,所画出的折射角r比实际折射角r偏大，由n=sini/sinr知,测得的折射率偏小.（3)无影响.同样可根据入射光线和出射光线确定玻璃内折射光线，从而确定入射角和折射角，只要第二个界面不发生全反射就行了.不过，入射光线和出射光线不平行,如图（丙)。 例4解析:(1)如图所示,画出通过P1P2和P3P4的光线，包括在棱镜内的那部分路径。（2）入射角i和折射角r，如图所示（或线段EF，OE，GH,OG)。(3）n= (或n= )。例5解析：由图可知:sini=sinAOB=AB/OA，sinr=sinCOD=CD/OC,在这OA=OC=R=10。00cm，CD=4。00cm，AB= ，代入解得:n=1。50课后作业: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r作出sinisinr图象，如图1441所示。下列判断中哪些是正确的( )A他做实验时，研究的是光从空气射入玻璃的折射现象B玻璃的折射率为0。67C玻璃的折射率为1。5D玻璃全反射临界角的正弦值为0.672如图所示，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( )A用此玻璃砖做实验,画出的折射光线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，画出的折射光线c和相应的入射光线a不再平行,但不会对实验结果产生影响C射出光线c相对于入射光线a有顺时针方向的微小偏转D射出光线c相对于入射光线a有逆时针方向的微小偏转3利用插针法可以测量半圆柱形玻璃砖的折射率。实验方法如下：在白纸上做一直线MN，并做出它的一条垂线AB,将半圆柱形玻璃砖(底面的圆心为O)放在白纸上，使它的直边与直线MN对齐，把半圆的边缘描在纸上。在垂线AB上插两个大头针P1和P2,然后在半圆柱形玻璃砖的右侧插上适量的大头针,可以确定通过玻璃砖后的光路，从而求出玻璃的折射率。实验室中提供的器材除了半圆柱形玻璃砖、木板和大头针外，还有量角器等。(1）某学生用上述方法测量玻璃的折射率，在他画出的垂线AB上插P1、P2两枚大头针，但在半圆柱形玻璃砖右侧的区域内，不管眼睛放在何处，都无法透过玻璃砖同时看到P1、P2的像，原因是_,他应该采取的措施是_。(2)为了确定光线P1P2通过玻璃砖后的光路，在玻璃砖的右侧，最少应插_枚大头针.（3)请在图1443半圆柱形玻璃砖的右侧估计所插大头针的可能位置,并用“”表示,做出光路图。为了计算折射率,应该测量的量（在光路图上标出)有：_,计算折射率的公式是_。课后作业答案:1ACD 2BC 3(1）发生了全反射，将玻璃砖稍向上移；(2)1枚；（3)略4