第四章 实验测量玻璃的折射率—人教版高中物理选修第一册PPT优质课件(共27张)

1.关于正弦值
当光由真空射入某种介质中时，入射角、折射角以及它们的正弦值是可
以改变的，但正弦值之比是一个常数。
2.关于常数
入射角的正弦值跟折射角的正弦值之比是一个常数，但不同介质具有不
同的常数，说明常数反映着该介质的光学特性。
3.光的传播速度
介质的折射率跟光在其中的传播速率有关，即 =


2
D.
3

3
[解析] 光路图如图所示。根据折射定律得介质的折射率 =


由 = 得光在介质中的传播速度 =


=
3
，故D正确。
3
sin 60∘
sin 30∘
= 3，
3. 如图所示的装置可以测量棱镜的折射率。三角形表示待测直角棱镜
的横截面，棱镜的顶角为，紧贴直角边放置一块平面镜。一光线射到
第四章 光
第1节 光的折射
课标要求
课标
解读
1.通过实验，理解光
的折射定律。
2.会测量材料的折射
率。
素养要求
1.物理观念：理解折射率的物理意义。
2.科学思维：理解光的折射定律，并能用来解
释和计算有关的问题。
3.科学探究：掌握测定玻璃折射率的实验，会
解决与实验相关的问题。
要点一 折射定律
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
（4）沿玻璃砖的另一侧面画一条直线′。
（5）在玻璃砖的′一侧白纸上竖直地立一枚大头针3 ，用眼睛观察调整视
线，同时移动大头针3 ，使3 恰好能同时挡住玻璃砖′ 一侧所插的大头针
1 、2 的像，此时把大头针3 插好。
（6）在玻璃砖′一侧再竖直地插一枚大头针4 ，使4 能挡住3 本身，同时

高中新教材物理课件选择性必修第一 册第四章光实验测量玻璃的折射率
汇报人：XX 20XX-01-23
目录
• 实验目的与原理 • 实验器材与步骤 • 数据记录与处理 • 误差来源与减小措施 • 拓展应用与思考题 • 总结回顾与自我评价
01
实验目的与原理
实验目的
掌握折射定律及折射 率概念。
培养实验操作能力和 分析处理实验数据的 能力。
控制实验环境
在实验室内保持恒定的温度和湿度， 使用稳定的光源，以减少环境因素对 实验结果的影响。
规范化操作Байду номын сангаас
制定详细的实验操作规程，对实验者 进行充分培训，确保每位实验者都能 熟练掌握正确的操作方法，减少操作 误差。
多次测量与数据处理
通过多次重复实验，对数据进行统计 分析，采用合适的数学方法（如最小 二乘法）对数据进行处理，以减小随 机误差并提高测量精度。
02
实验器材与步骤
主要实验器材介绍
平行光管
用于产生平行光， 确保入射光线与玻 璃表面垂直。
测角仪
用于测量入射角和 折射角。
光源
提供稳定、连续的 光线，一般采用钠 光灯或激光笔。
玻璃砖
待测玻璃样品，一 般为长方体形状。
望远镜
观察并测量光线的 位置。
实验操作步骤详解
1. 准备实验器材
将光源、平行光管、玻璃砖、测角仪和望远镜等实验器 材准备好，并摆放在合适的位置。
拓展物理应用领域
了解物理学的最新研究成果和应 用领域，探索物理学在科技、工 程、医学等领域的应用前景，激
发对物理学的兴趣和热情。
THANKS
感谢观看
测量原理及方法选择
测量原理
根据折射定律和折射率定义，通过测量入射角和折射角，可以计算出玻璃的折射率。

(2)如图所示,在白纸上画出一条直线aa',过aa'上的一点O画
一条线段AO作为入射光线。
第1讲 描述运动的基本概念
第四章 光
(3)把两面平行的玻璃砖放在白纸上,使它的一条边跟aa'对齐,画出玻璃砖的另一条边bb'。 (4)在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及P1、P2的像,记下P3、P4的位置。 (5)移去大头针和玻璃砖,过P3、P4所在点作直线O'B与bb'交于O'点,直线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O、O',在O点画出法线NN',入射角θ1=∠AON,折射角θ2=∠O'ON',用量角器测出入射
乱。
第1讲 描述运动的基本概念
第四章 光
3.误差分析 (1)确定入射光线、出射光线时造成误差。减小误差方法:入射侧、出射侧所插两枚大头针 间距离应适当大一些。 (2)测量入射角与折射角时造成误差。减小误差方法:入射角在30°~60°范围内。入射角不 宜过小,也不宜过大,过大时反射光较强,出射光较弱。 (3)界面画不准确造成误差。如果界面距离小于玻璃砖宽度,则测量结果偏大;如果界面距 离大于玻璃砖宽度,则测量结果偏小。
θ1=
CC ' CO
,sin
θ2=
DD ' DO
而CO=DO,
因此折射率n= sin θ1 = CC ' 。
sin θ2 DD '
第1讲 描述运动的基本概念

图3.4-5-2
(1)在本题的图上画出所需的光路。
(2)为了测出玻璃棱镜的折射率，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_i_n_θ_1_／__si_n_θ_2____。
【答案】(1)见解析 (2) (或图中线段EF、EO、GH、OG的长度)见解析中图 (3) 或(EF·OG)/(GH·OE)
10.算出不同入射角时sinθ1/sinθ2的比值。比较一下，看它们是否接近于一个常
数，求出几次测得的sinθ1/sinθ2的平均值，- 作为测量结果。
2
五、注意事项 1.实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且P1和P2之间，P2与O点之间， P3与P4之间，P3与O′之间距离要稍大一些。 2.入射角θ1应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角也不宜太大。 3.在操作时，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.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。 6.由于实验中测出的入射角和折射角是一一对应的，每次实验应将各针孔重 新编号或重画一幅图，以免相混。 7.入射点O应尽量靠近玻璃砖aa′的左端，使之在玻璃砖的bb′侧能够找到与 AO入射光线对应的出射光线。 六、误差分析 1.入射光线、出射光线的确定造成误差，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。
-
3
热点一 实验步骤的考查
【例1】在用插针法做“测定玻璃的折射率”的实验中，某同学操作步骤如 下：
①将记录光路的白纸铺放在平板上； ②手拿玻璃砖的毛面或棱，将其轻放在白纸上； ③用铅笔环绕玻璃砖画出边界aa′和bb′； ④在aa′上选择一点O，作为不同入射角的入射光线的共同入射点，

2.本实验的误差来源可能有哪些？
[答案] （1）插针时 、 位置不准确，造成所绘光路不准确。（2）在确定 时，玻璃砖发生移动。（3）测入射角、折射角时存在偶然误差。
应用探究
[活动 ]结论证明
如图，光沿 从空气射入折射率为 的介质中，以 点为圆心、 为半径画圆，与折射光线的交点为 ，过 点向两介质的交界面作垂线，交点为 ， 与 的延长线的交点为 。以 点为圆心， （设为 ）为半径画另一圆。请证明 。
分析问题.实验时，入射角能不能为零？
【提示】不能，入射角为零时，折射角也为零，测不出折射率。
实验注意事项
（1）所用玻璃砖要厚一些。
（2）尽可能将大头针竖直插在纸上，且 与 之间、 与 之间距离要稍大一些。
（3）在实验过程中，玻璃砖与白纸的位置都不能改变。
（4）操作时不能用手触摸玻璃砖光洁的光学面，更不能用玻璃砖代替直尺画线，以免划伤玻璃砖表面。
各小组按实验步骤完成实验，并记录好实验数据，填入下表。
入射角/度
折射角/度
折射率
15
30
45
60
75
实验结论：测得该玻璃的折射率 ( )。
[提示]实验时，应改变角度多次实验，求折射率的平均值。
[活动 ]实验注意事项
例1 （多选）在用两面平行的玻璃砖测定玻璃的折射率的实验中，其实验光路如图所示，对实验中的一些具体问题，下列说法正确的是( )。
[解析] 根据光路易知对应出射光线上的两枚大头针是 和 。
3.（任务2）某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率 。如图1所示， 是圆心， 是法线， 、 分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径。该同学测得多组入射角 和折射角 ，作出 图像如图2所示。则( )。

返回
4、用玻璃三棱镜测玻璃的折射率。
用插针法，原理图如图5所示。
返回
r
返回
（4）某同学在操作和作图时均无失误，但所用的玻璃砖
的两个界面明显不平行，这时测出的n值有何影响？
（无影响）
返回
测玻璃的折射率的方法
1、用圆柱形玻璃测玻璃的折射率
用的是插针法，光路图如图1所示。
返回
2、用不平行玻璃砖测玻璃的折射率
用的也是插针法，光路图如图2所示 。
返回
3、半圆形玻璃砖测玻璃的折射率。 ⑴插针法，光路图如图3所示。入射光沿玻璃砖半径 方向。
返回
七、误差分析
(1)插针过程中针的位置不恰当导致画光路图时出现误差，
如两针间的距离过小、两针的连线取向不当致使入射角过大 或过小等。 (2)画玻璃砖两边线EE′和FF′时出现误差。如两边线间 距离比玻璃砖实际宽度偏大或偏小。 (3)玻璃砖和白纸的位置移动使入射角和折射角偏大或偏 小出现误差。
(4)在用量角器测量入射角和折射角读数时出现误差。
图 4－ 2－ 1
返回
(2)把长方形的玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边
与EE′对齐，用直尺或三角板轻靠在玻璃砖的另一长边，
按住直尺或三角板不动。将玻璃砖取下，画出直线FF′ 代表玻璃砖的另一边。 (3)在直线AB上竖直插上两枚大头针G1、G2，放回玻 璃砖，然后透过玻璃砖观察大头针G1、G2的像，调整视 线方向，直到G1的像被G2挡住。
返回
(4)在观察的这一侧竖直地插上两枚大头针G3和G4，用
G3挡住G1、G2的像，用G4挡住G3以及G1、G2的像。 (5)移去大头针和玻璃砖，过G3、G4的插点画直线CD， 与FF′相交于C点，直线CD就表示沿直线AB入射的光线透 过玻璃砖后的光线，连接BC，BC就是玻璃砖内的折射光

物理
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第4章 光的折射和全反射
必备知识·自主学习 关键能力·合作探究
强化落实·随堂检测
第4章
光的折射和全反射
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第2节 科学测量：玻璃的折射率
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[实验步骤]
(1)把白纸固定在木板上，再将玻璃砖放在白纸上。用铅笔描出界面 aa′、
bb′，利用两枚大头针确定入射光的方向，如图(a)所示。
(2)用两枚大头针在玻璃砖的另一侧确定出射光的方向，如图(b)所示。
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(3)实验中，已画好玻璃砖边界 ab，cd 后，放置玻璃砖时不小心向下稍平移 了一点，如图所示。其他操作正确，则测得玻璃的折射率将________(选填“变 大”“不变”或“变小”)。
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(2)该小组用同一套器材完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大头针 扎下的孔洞如下列四幅图所示，其中实验操作正确的是( )
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(2)对画出的光路图进行测量和计算,求得该玻璃砖的折射率n=
留3位有效数字)。
(保
(3)为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象,某同学做了两次实验,经正
确操作插好了8枚大头针,如图丙所示。图中P1和P2是同一入射光线上的2
枚大头针,其对应出射光线上的2枚大头针是P3和
(选填“A”或“B”)。
答案:(1)如图所示
线段EF、OE、GH、OG的长度)。
sin 1
(3)n=sin
2
或因为 sin 1 =


, sin 2 =


, 则 =




=
·
·
科学思维 “测量玻璃折射率”实验中,也可以用三棱镜、半圆形玻璃砖等
进行测量。实验中只要利用“插针法”定出入射光线和出射光线,其与界面
则下列判断正确的是(
)
A.光线是从空气射入玻璃中
B.玻璃的折射率约为1.49
C.玻璃的折射率为0.67
D.光线是从玻璃射入空气的
答案:AB
解析:由
sin
n=
sin
1
2
=
1
=1.49,B
0.67
正确,C 错误;
由于sin θ1>sin θ2,故光线是从空气射入玻璃中,A正确,D错误。
4.(折射率计算与误差分析)某同学利用插针法测量
别是玻璃砖与空气的两个界面,如图所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头
针P1和P2,用“+”表示大头针的位置,然后在另一侧透过玻璃砖观察,并依次
插上大头针P3和P4。
(1)在插P3和P4时,应使
A.P3只挡住P1的像

A
C
D
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
iO
a
r
EF
a΄
O΄ B
n sin i CD sin r EF
三、方案设计实例
（一）实验器材 木板、白纸、长方形玻璃砖、大头针、量角器、刻度尺、图钉、铅笔。
（二）实验步骤
确定边界、入射光线
1.把白纸铺在木板上。
2.在白纸上画一直线a作为界面，过a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.实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。 4.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。
（五）误差分析
1.入射光线、出射光线确定的准确性造成误差
在入射侧和出射侧所插两枚大头针的间距应大一些。
2.入射角和折射角的测量造成误差。
入射角应适当大一些，可以减小测量的相对误差。
一、实验思路
画出边界线a、a΄,给出入射光线AO，用插针法得到出射光线O΄B，进而得到 出射点O΄，连接OO΄，OO΄就是光从空气进入玻璃的折射光线。
用量角器测入射角i和折射角r，根据折射定律计算出玻璃的折射率。
n sin i sin r
二、物理量测量与数据分析
用量角器测量入射角i和折射角r，并查出
(3)用“插针法”找出与入射光线对应的出射光线，现有甲、乙、丙、丁四位同 学分别做出如图所示的四组插针结果。
①从图上看，肯定把针插错了的同学是 甲、乙 。 ②从图上看，测量结果准确度最高的同学是 丁 。
3.如图所示，我国航天员王亚平在天宫课堂上演示了微重力环境下的神奇现象。
液体呈球状，往其中央注入空气，可以形成一个同心球形气泡。假设液体球与气

的误差,故θ1越大越好。( × )
θ1大一些可以减小测量角的误差,但θ1过大折射光线强度变弱,不便于观察。
(3)用插针法测量玻璃的折射率实验中,操作时,手不能触摸玻璃砖的光学
面,更不能把玻璃砖界面当尺子画界线。( √ )
(4)用插针法测量玻璃的折射率实验中,玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。
( √ )
①入射角要稍大些,但不宜太大,入射角太大时,反射光较强,折射光会相对
较弱;②玻璃砖的宽度宜选5 cm以上的。
易错辨析
(1)在做用插针法测量玻璃的折射率的实验时,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)用插针法测量玻璃的折射率实验中,入射角θ1大一些可以减小测量角度
璃砖的界面aa'和bb',画上一条角度合
适的直线MO,在直线MO上竖直地插
上P1、P2两枚大头针。
(1)该同学接下来要完成的必要步骤是
;
A.插上大头针P3,使P3仅挡住P2的像
B.插上大头针P3,使P3挡住P1的像和P2的像
C.插上大头针P4,使P4仅挡住P3
D.插上大头针P4,使P4挡住P3和P1、P2的像
目录索引
基础落实·必备知识全过关
重难探究·能力素养全提升
学以致用·随堂检测全达标
1.会用“插针法”确定入射光线、折射光线。(科学探究)
学习目标 2.会用公式法、图像法(sin θ1-sin θ2图像)求折射率。(科学探究)
3.会控制实验误差。(科学探究)
基础落实·必备知识全过关
一、实验目的
测玻璃砖的折射率。
二、实验思路
插两针(两点)确定一直线(光线)
用“插针法”确定入射光线和相应的出射光线,就能在玻璃砖中画出对应的