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1、 实验实验: :测定玻璃的折射率测定玻璃的折射率 葫芦岛市第二高级中学葫芦岛市第二高级中学 邢建欣邢建欣 2 2：在光的折射现象中，光路是否可逆？：在光的折射现象中，光路是否可逆？ 课前复习课前复习 1：折射率n的定义式 决定式 ？ n= c v 真空（空气） 介质 N N A O B P1 P2 P3 P4 O O1 实验 测定玻璃的折射率 自主学习自主学习实验原理实验原理 问题1：你认为测 玻璃的折射率适合 用哪个公式呢？用 什么方法确定光路 ？ 问题2：在实验中怎样 确定入射光线AO对应的 出射光线O1A1，从而确 定折射光线呢？ A A A1 （2）透过玻璃砖，在玻璃砖 的bc侧观察P
2、1、P2的像，调整 视线方向直到P2的像挡住P1的 像。再在bc侧竖直插上大头针 P3，使P3 挡住P1P2在的像。用 同样的方法在玻璃砖的bc侧再 插上大头针P4，使P4能 同时挡 住P3本身和P1P2的像。 （3）过P3、P4作直线O1A1与 bc交于O1点 ，连接OO1，OO1 就是入射光线AO在玻璃砖内 的折射光线的方向。入射角 1=AON,折射角 2=O1ON1 “ “插针法插针法” ”确定光路确定光路 （1 1）在在AOAO线段上竖直插上线段上竖直插上 两枚大头针两枚大头针P P 1 1P P2 2 问题3：为什么“插针法”确定的P3、P4连线就是出 射光线？ 合作探究合作探究实验
3、原理实验原理 1.手只能接触玻璃砖的毛面或棱，不能触摸光洁的光学面 这样会弄脏透光面，影响实验 实验注意事项实验注意事项 问题问题4 4：怎样用手拿玻璃砖？：怎样用手拿玻璃砖？ 2.画边界线时描两点确定边界线 实验注意事项实验注意事项 问题问题:5:5：能否把玻璃砖当尺子用？：能否把玻璃砖当尺子用？ 这样会损坏玻璃砖这样会损坏玻璃砖 3.用眼睛与玻璃砖平行观察大头针是否在一条线上 实验注意事项实验注意事项 问题6：眼睛怎样观察大头针 ？ 实验注意事项实验注意事项问题7：入射角是否可以太小或者太大？ 4.入射角一般取15o75o为宜 （太小，相对误差大 ；太大,使折射光线弱，不易观察） 实验注意
4、事项实验注意事项 6.画出玻璃砖的边线后，在插针的过程中玻璃砖不能移动（ 移动会改变光路图 ） 7.插针要竖直，且间距适当大些（精确确定光路） 5.5.可在一张白纸上作出可在一张白纸上作出三条入射光线，但重复实验时应将 每次实验所得的插孔进行编号，以免造成混乱 数据处理的方法数据处理的方法 方法1：量量角角度度查表计算法查表计算法 图象法：作sin1sin2 图象，其斜率为折射率 1 sin1 2 sin2n _ n 1 2 3 问题问题8 8：画好光路图后需要测哪些物理量？怎样求折射率？：画好光路图后需要测哪些物理量？怎样求折射率？ 合作探究合作探究数据处理数据处理 拓展： 合作探究合作探究
5、数据处理数据处理 问题问题9 9：量角度查表法在操量角度查表法在操作中会遇到什么困难作中会遇到什么困难? ? 你还有没有其它的数据处理方法？你还有没有其它的数据处理方法？ 方法2：“单位圆”作图法法 以入射点O为圆心，以一定长度 R为半径画圆，与入射、折射光 线相交于C、D两点，从交点作 两条与法线垂直的线段，量出 两条线段长度,则n nCCCC 1 1 /DD/DD 1 1 数据处理的方法数据处理的方法 拓展拓展 ： 合作探究合作探究数据处理数据处理 问题问题9 9：量角度查表法在量角度查表法在 操操作中会遇到什么困难作中会遇到什么困难? ? 你还有没有其它的数据处你还有没有其它的数据处 理
6、方法？理方法？ 等距离节点作图法等距离节点作图法 拓展延伸拓展延伸 例例1 1：某某同学用插针法测定玻璃砖的折射率，他的实验方法和操同学用插针法测定玻璃砖的折射率，他的实验方法和操 作步骤正确无误，但他处理实验记录时发现玻璃砖的两个光学面作步骤正确无误，但他处理实验记录时发现玻璃砖的两个光学面 aaaa 与与bbbb 不平行，请问他测的折射率受影响吗？不平行，请问他测的折射率受影响吗？ 问题10：用插针法能测玻璃三棱镜的折射率吗？ 用插针法能测半圆形玻璃的折射率吗？ 总结：只要能用插针法确定出射光线，就可用插针 法测不同形状玻璃的折射率。 拓展延伸拓展延伸 实验器材： 玻璃砖、白纸一张、硬纸板
7、、大头针四枚、曲别针四 枚、量角器、三角板(或直尺)、铅笔 实验操作：限时十分钟 合作探究合作探究分组实验分组实验 例例2 2：用插针法测量半圆形玻璃砖的折射率。将半圆形玻璃砖平放在白：用插针法测量半圆形玻璃砖的折射率。将半圆形玻璃砖平放在白 纸上，在白纸上先画出玻璃砖的轮廓，并确定其圆心纸上，在白纸上先画出玻璃砖的轮廓，并确定其圆心o o的位置。再画出的位置。再画出 一条通过圆心一条通过圆心o o的直线，将两枚大头针的直线，将两枚大头针p p 1 1p p2 2 竖直插在这条直线上，如图竖直插在这条直线上，如图 所示。为了确定入射光线所对应的折射光线，至少需要所示。为了确定入射光线所对应的折
8、射光线，至少需要在玻璃砖在玻璃砖另一另一 侧插入几根大头针？侧插入几根大头针？ 拓展延伸拓展延伸 问题问题1111：本：本实验的误差来源可能有哪些实验的误差来源可能有哪些 ？ 合作探究合作探究误差分析误差分析 学校开展研究性学习，某研究小组的同学根据学校开展研究性学习，某研究小组的同学根据 所学的光学知识，设计了一个测量液体折射率所学的光学知识，设计了一个测量液体折射率 的仪器，如图所示在一圆盘上，过其圆心的仪器，如图所示在一圆盘上，过其圆心OO 作两条互相垂直的直径作两条互相垂直的直径BCBC、EFEF，在半径在半径OAOA上上 ，垂直盘面插下两枚大头针，垂直盘面插下两枚大头针P P 1 1
9、 、P P 2 2 并保持并保持P P 1 1 、 P P2 2 位置不变位置不变，每次测量时让圆盘的下半部分竖，每次测量时让圆盘的下半部分竖 直进入直进入液体中，而且总使得液面与直径液体中，而且总使得液面与直径BCBC相平相平 ，EFEF作为界面的法线，而后作为界面的法线，而后在图中右上方区域在图中右上方区域 观察观察P P 1 1 、P P 2 2 的像，并在圆周上插上大头针的像，并在圆周上插上大头针P P 3 3 ， 使使P P 3 3 正好挡住正好挡住P P 1 1 、P P 2 2 ，同学们通过计算，预先，同学们通过计算，预先 在圆周在圆周ECEC部分刻好了折射率的值，这样只要根部分
10、刻好了折射率的值，这样只要根 据据P P 3 3 所插的位置，就可直接读出液体折射率的所插的位置，就可直接读出液体折射率的 值，则：值，则： 拓展延伸拓展延伸 (1)(1)若若AOFAOF3030，OPOP 3 3 与与OCOC的夹的夹 角为角为3030，则，则P P 3 3 处所对应的折射率的处所对应的折射率的 值为值为_ (2)(2)图中图中P P 3 3 、P P 4 4 两位置哪一处所对应两位置哪一处所对应 的折射率值大？的折射率值大？ 答：答：_._. (3)(3)作作AOAO的延长线交圆周于的延长线交圆周于K K，K K处处 所对应的折射率值应为所对应的折射率值应为_ 答案：(1)
11、1.73 (2)P4 (3)1 数据处理的两种方法 简单的误差分析 实验 测定玻璃的折射率 应用插针法确定出射光线 课堂小结课堂小结 在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面 aa、bb与玻璃砖位置的关系分别如图所示，、和所示，其中甲、丙两同 学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖他们的其他操作均正确，且均 以aa、bb为界面画光路图则 甲同学测得的折射率与真实值相比_(填“偏大”“偏小”或“不变”) 乙同学测得的折射率与真实值相比_(填“偏大”“偏小”或“不变”) 丙同学测得的折射率与真实值相比 _(填“偏大”“偏小”或“不变”) 反馈练习反馈练习 【随堂检
12、测】 【2016四川卷】某同学通过实验测定半圆形玻 璃砖的折射率n。如图甲所示，O是圆心，MN 是法线，AO、BO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i和折射角r，做出sin i-sin r图像如图乙所 示。则（ ） A光由A经O到B，n=1.5 B光由B经O到A，n=1.5 C光由A经O到B，n=0.67 D光由B经O到A，n=0.67 【课下思考课下思考】 【创新题型创新题型】 【20142014 北京北京卷卷】 以往，已知以往，已知 材料的折射率都为正值材料的折射率都为正值( (n n0)0)现已有针对现已有针对 某些电磁波设计制作的人工材料，其折射
13、率某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率 可以为负值可以为负值( (n n0) 0) ，称为负折射率材料位，称为负折射率材料位 于空气中的这类材料，入射角于空气中的这类材料，入射角i i与折射角与折射角r r依依 然满足然满足n n，但是折射线与入射线位于法线，但是折射线与入射线位于法线 的同一侧的同一侧( (此时折射角取负值此时折射角取负值) )现空气中有现空气中有 一上下表面平行的负折射率材料，一束电磁一上下表面平行的负折射率材料，一束电磁 波从其上表面射入，下表面射出若该材料波从其上表面射入，下表面射出若该材料 对此电磁波的折射率对此电磁波的折射率n n1 1，正确反映电，正确反映电 磁波穿过该材料的传播路径的示意图是磁波穿过该材料的传播路径的示意图是( ( ) )
