2017届高三物理一轮复习第十三章光学实验二测定玻璃的折射率课件

sin β sin α
考点二 数据处理与误差分析
【例2】 (2016·济南模拟)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、折射光线与圆的交点， AB、CD均垂直于法线并分别交法线于A、D点．
(1)设AB的长度为l1，AO的长度为l2，CD的长度为l3，DO 的长度为l4，为较方便地表示出玻璃砖的折射率，需用刻 度 尺 测 量 ________ ， 则 玻 璃 砖 的 折 射 率 可 表 示 为 ________． (2)该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时 针转过一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将 ________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．
某学生在用上述方法测量玻璃的折射率时，在他画出的 直线OA上竖直地插上了P1、P2两枚大头针，但在y<0的区 域内，不管眼睛放在何处，都无法透过玻璃砖看到P1、P2 的像，他应采取的措施是_____________． 若他已透过玻璃砖看到了P1、P2的像，确定P3位置的方法 是___________________________________．若他已正确 地测出了α、β的值，则玻璃的折射率n＝____是 OA 光线的入射角过大，发生全
反射的缘故．P3 能挡住 P1、P2 的像说明 OP3 是 OA 的折射线．
答案：另画一条更靠近 y 轴正方向的直线 OA，把大头针 P1、P2
竖直插在所画的直线上，直到在 y<0 区域透过玻璃砖能看到 P1、P2
的像

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(2)用α和β表示光线从玻璃射入(shè rù)空气时的入射角和折射角,用它们表示出
玻璃的折射率为
.
解析:(2)用α和β表示光线从玻璃射入空气时的入射角和折射角,则折射率 n= sin .
sin 答案:(2)n= sin
sin
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线得一条过原点的直线.
求解图线斜率,设斜率为 k,
则 k= 1 ,故玻璃砖折射率 n= 1 .
n
k
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三、误差(wùchā)分析
偶然误差 系统误差
产生原因
入射角、折射角的测量 不准确
入射光线、折射光线的 确定不准确
减小方法
入射角适当大些
插针时大头针竖直,相邻 两枚大头针间距大些
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(2)乙同学画出的ab和cd都比实际侧面向外侧平移了一些,但在画光路图时,将入射点、 出射点分别确定在ab,cd上,如图(b),实线表示实际的光路图,虚线表示乙同学画图时 光路图,入射角测量没有误差,而折射角偏大,得知测出的折射率n将偏小.
(3)丙同学所用玻璃砖的两个界面明显(míngxiǎn)不平行,在操作时和作图时均无失 误,入射角与折射角没有误差,故测 出的n值将不变.
白纸,白纸上有如图(甲)所示的实验器材,他认为缺少一种器材,请你写出所缺器材的名
称:
.老师将器材配齐后,他进行实验,图(乙)是他在操作过程中的一个状态,请
你指出(zhǐ chū)第四枚大头针应在图(乙)中的位置
(选填“A”“B”或“C”).

砖轮廓如图甲所示(O 为两圆弧圆心，图
中已画出经过 P1、P2 点的入射光线)。 (1)在图上补画出所需的光路。
(2)为了测出玻璃的折射率，需要测量入射角 θ1 和折射角 θ2，
请在图中的 AB 分界面上画出这两个角。
2019年9月25
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(3)多次改变入射角，测得几组入射角和折射 角，根据测得的入射角和折射角的正弦值，画 出了如图乙所示的图像，由图像可知该玻璃的 折射率 n＝________。
第二课时
实验：测定玻璃的折射率
一、实验目的
掌握测定玻璃折射率的方法。
二、实验原理
用插针法确定光路，找出跟入射光线相对应的折射光线，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＝ssiinn θθ12。
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三、实验器材 玻璃砖、白纸、木板、大头针四枚、图钉四枚、量角器、三角 板(或直尺)、铅笔。 四、实验步骤 (1)如图所示，将白纸用图钉钉在平木板上。
值，把这些数据记录在自己设计的表格中。
(7)用上述方法求出入射角分别为 30°、45°、60°时的折射角，
查出它们的正弦值，填入表格中。
(8)算出不同入射角的比值ssiinn θθ12，最后求出在几次实验中所测
sin sin
θθ12的平均值，即为玻璃砖的折射率。
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五、数据处理 处理方式一：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 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，如图甲所示。 由于 sin θ1＝CCCO′，sin θ2＝DDDO′， 而 CO＝DO，所以折射率 n＝ssiinn θθ12＝DCCD′′。 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。

实 验 十三
测定 玻璃的折射率 (cèdìng)
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突破点(一) 实验原理与操作 [例 1] 在测定平行玻璃砖的折射率的实验中： (1)P1、P2 是插在入射光线所在位置上的大头针，P3、P4 是插在 出射光线所在位置上的大头针，则下面说法中正确的是__________。 A．P1、P2、P3、P4 应在同一条直线上 B．隔着玻璃砖观察，看到的 P1、P2、P3、P4 应在同一条直线上 C．插针时，P1 和 P2、P3 和 P4 之间的距离应尽量小一些 D．插针时，P1 和 P2、P3 和 P4 之间的距离应适当大一些 (2)用上述插针法是否能够测定非平行玻璃砖的折射率？答： ________(选填“能”或“不能”)。
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解析：(1)因为上下表面不平行，光线在上表面的折射角与在 下表面的入射角不等，则出射光线的折射角与入射光线的入 射角不等，可知出射光线和入射光线不平行。 (2)根据折射定律得，n＝ssiinn αβ＝MEFN＝11..6182＝1.5。 答案：(1)不再平行 (2)1.5
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解析：(1)由题图得到，光线在玻璃砖上表面的入射角为 i＝90° －θ1，折射角为 r＝90°－θ2， 根据折射定律得 n＝ssiinn ri＝ssiinn9900°°－－θθ12＝ccooss θθ12。 (2)在有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择时，玻璃砖 宽度较大时，引起的角度误差较小。 (3)测折射率时，只要操作正确，与玻璃砖形状无关，测量值 与真实值相比不变。
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解析：由题，在 y＜0 的区域内，不管眼睛放