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1、第十二章 实验 测定玻璃的折射率本讲稿第一页，共二十六页考情案例导析考情案例导析实验实验测定测定玻璃玻璃的折的折射率射率实验理论指导实验理论指导知能演练提升知能演练提升本讲稿第二页，共二十六页本讲稿第三页，共二十六页(1)测定玻璃的折射率。测定玻璃的折射率。(2)学会用插针法确定光路。学会用插针法确定光路。本讲稿第四页，共二十六页本讲稿第五页，共二十六页 玻璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器玻璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器(或圆规或圆规)、三、三角板、铅笔。角板、铅笔。本讲稿第六页，共二十六页(1)如图实如图实2所示，用图钉把白纸固定在所示，用图钉把白纸固定在 木板上。木板上。(2
2、)在白纸上画一条直线在白纸上画一条直线aa，并取，并取aa上上 的一点的一点O为入射点，作过为入射点，作过O的法线的法线NN。图实图实2(3)画出直线画出直线AO作为入射光线，并在作为入射光线，并在AO上插上上插上P1、P2两枚两枚 大头针。大头针。本讲稿第七页，共二十六页(4)在白纸上放上玻璃砖，使其中一个长边与直线在白纸上放上玻璃砖，使其中一个长边与直线aa对齐，对齐，并画出另一条长边的对齐线并画出另一条长边的对齐线bb。(5)通过玻璃砖观察并调整视线方向，使通过玻璃砖观察并调整视线方向，使P1的像被的像被P2挡住，挡住，然后在观察一侧插上大头针然后在观察一侧插上大头针P3，使，使P3同时
3、挡住同时挡住P2、P1 的像，再插上的像，再插上P4挡住挡住P3及及P2、P1的像。的像。本讲稿第八页，共二十六页(6)移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P3、P4的针孔位的针孔位 置确定出射光线置确定出射光线OB及出射点及出射点O，连接，连接O、O得线段得线段 OO，则，则OO即玻璃砖内的折射光线。即玻璃砖内的折射光线。(7)用量角器测量入射角用量角器测量入射角1和折射角和折射角2，并查出其正弦值，并查出其正弦值 sin1和和sin2。(8)改变入射角，重复实验。记录下每次的入射角改变入射角，重复实验。记录下每次的入射角1和折和折 射角射角2。本讲稿第九页，共二
4、十六页本讲稿第十页，共二十六页本讲稿第十一页，共二十六页(1)玻璃砖宜适当宽些且实验中玻璃砖的位置不要移动。玻璃砖宜适当宽些且实验中玻璃砖的位置不要移动。用手拿玻璃砖时，只能接触玻璃砖的毛面或棱，严禁用玻璃砖用手拿玻璃砖时，只能接触玻璃砖的毛面或棱，严禁用玻璃砖当尺子画界面。当尺子画界面。(2)大头针应竖直插入，两大头针间距离宜大些。大头针应竖直插入，两大头针间距离宜大些。本讲稿第十二页，共二十六页(3)所选入射角不应过大，否则在另一侧看不清所选入射角不应过大，否则在另一侧看不清P1、P2 的像；也不应过小，否则测量误差较大。的像；也不应过小，否则测量误差较大。(4)由于要多次改变入射角重复实
5、验，所以入射光线与由于要多次改变入射角重复实验，所以入射光线与 出射光线要一一对应。出射光线要一一对应。本讲稿第十三页，共二十六页(1)入射光线、出射光线确定的准确性造成误差。入射光线、出射光线确定的准确性造成误差。(2)入射角和折射角的测量造成误差。入射角和折射角的测量造成误差。本讲稿第十四页，共二十六页本讲稿第十五页，共二十六页例例1(2011天津高考天津高考)某同学用大头针、三角板、量角器等器材测某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率。开始玻璃砖的位置如图实半圆形玻璃砖的折射率。开始玻璃砖的位置如图实5中实线所示，中实线所示，使大头针使大头针 P1、P2与圆心与圆心
6、O 在同一直线上，该直线垂直于玻璃砖的在同一直线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心直径边，然后使玻璃砖绕圆心 O 缓慢转动，同时在玻璃砖的直径缓慢转动，同时在玻璃砖的直径边一侧观察边一侧观察 P1、P2 的像，且的像，且 P2 的像挡住的像挡住 P1 的像。如此观察，当的像。如此观察，当玻璃砖转到图中虚线位置时，上述现象恰好消失。此时只须测量玻璃砖转到图中虚线位置时，上述现象恰好消失。此时只须测量出出_，即可计算出玻璃砖的折射率。请用你的测量量表，即可计算出玻璃砖的折射率。请用你的测量量表示出折射率示出折射率 n _。本讲稿第十六页，共二十六页图实图实5本讲稿第十七页，共二十六
7、页本讲稿第十八页，共二十六页例例2某同学利用某同学利用“插针法插针法”测定玻测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行。正确操作后，作出的光路图及行。正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图实测出的相关角度如图实6所示。所示。图实图实6本讲稿第十九页，共二十六页(1)此玻璃的折射率计算式为此玻璃的折射率计算式为n_(用图中的用图中的1、2表示表示)。(2)如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度为了减小误差，应选用宽度_(填填“大大”或或“小小”)的玻璃砖来测量。的玻璃砖来测量。本讲稿第二十页
8、，共二十六页本讲稿第二十一页，共二十六页例例3学校开展研究性学习，某研究小组的同学根据所学的光学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的仪器，如图实知识，设计了一个测量液体折射率的仪器，如图实7所示。在一所示。在一圆盘上，过其圆心圆盘上，过其圆心O作两条互相垂直的直径作两条互相垂直的直径BC、EF，在半径，在半径OA上，上，垂直盘面插下两枚大头针垂直盘面插下两枚大头针P1、P2，并保持，并保持P1、P2位置不变，每次测量位置不变，每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使得液面与直径时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使得液面与直径BC相相
9、平，平，EF作为界面作为界面本讲稿第二十二页，共二十六页的法线，而后在图中右上方区域观察的法线，而后在图中右上方区域观察P1、P2的像，并在圆周上的像，并在圆周上插上大头针插上大头针P3，使，使P3正好挡住正好挡住P1、P2的像。同学们通过计算，的像。同学们通过计算，预先在圆周预先在圆周EC部分刻好了折射率的值，这样只要根据部分刻好了折射率的值，这样只要根据P3所插的所插的位置，就可直接读出液体折射率的值，则：位置，就可直接读出液体折射率的值，则：图实图实7本讲稿第二十三页，共二十六页(1)若若AOF30，OP3与与OC的夹角为的夹角为30，则，则P3处处 所对应的折射率的值为所对应的折射率的值为_。(2)图中图中P3、P4两位置两位置_处所对应的折射率值大。处所对应的折射率值大。(3)作作AO的延长线交圆周于的延长线交圆周于K，K处所对应的折射率值应处所对应的折射率值应 为为_。本讲稿第二十四页，共二十六页答案答案(1)1.73(2)P4(3)1本讲稿第二十五页，共二十六页本讲稿第二十六页，共二十六页