1. 會(huì)測量玻璃等材料的折射率。 2. 插針法確定光路圖。3. 鞏固折射率相關(guān)計(jì)算能力和幾何分析運(yùn)算能力。
實(shí)驗(yàn)：測量玻璃的折射率
2.實(shí)驗(yàn)器材兩面平行的玻璃磚一塊，大頭針?biāo)拿?，鉛筆、圖釘、白紙一張，直尺一把或三角板一個(gè)，量角器一個(gè)，木板。
3.實(shí)驗(yàn)步驟（1）如圖所示，將白紙用圖釘釘在木板上。（2）在白紙上畫出一條直線aa′作為界面(線)，過aa′上的一點(diǎn)O畫出界面的法線NN′，并畫一條線段AO作為入射光線。
（3）把長方形玻璃磚放在白紙上，使它的長邊跟aa′對(duì)齊，在白紙上畫出玻璃磚的另一個(gè)界面bb′。
（4）在直線AO上豎直插上兩枚大頭針P1、P2，透過玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像，調(diào)整視線方向直到P2的像擋住P1的像。這樣大頭針 P1、P2 就確定了射入玻璃磚的光線。
（6）移去大頭針和玻璃磚，過P3、P4所在處作直線O′B與bb′交于O′，直線O′B就代表了沿AO方向入射的光線通過玻璃磚后的傳播方向。
（7）連接OO′就是玻璃磚內(nèi)折射光線的路徑。入射角θ1＝∠AON，折射角θ2＝∠O′ON′。
（5）再在觀察者一側(cè)豎直插上兩枚大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P3及P1、P2的像，記下P3、P4的位置。
【演示視頻：測量玻璃的折射率】
5.實(shí)驗(yàn)結(jié)論：該玻璃的折射率為1.51
6．注意事項(xiàng)（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，盡可能將大頭針豎直插在紙上，且P1和P2之間，P2與O點(diǎn)之間，P3與P4之間，P3與O′之間距離要稍大一些。（2）入射角θ1應(yīng)適當(dāng)大一些，以減小測量角度的誤差，太小，相對(duì)誤差大，但入射角不宜太大，入射角太大，使折射光線弱，不易觀察。（3）注意不能用玻璃磚替代直尺畫線，避免劃傷和污染玻璃磚的光學(xué)面。可以用鉛筆先在白紙上描出玻璃磚每個(gè)界面的兩個(gè)點(diǎn)，然后取下玻璃磚再用直尺連成線。
（4）在實(shí)驗(yàn)的過程中玻璃磚與白紙的位置都不能改變，移動(dòng)會(huì)改變光路圖，更不能用手觸摸玻璃磚光潔的光學(xué)面。（5）玻璃磚應(yīng)選用寬度較大的，宜在5cm以上。若寬度太小，則測量誤差較大。（6）入射點(diǎn)應(yīng)盡量靠近玻璃磚上界面的左側(cè)，使之在玻璃磚的另一側(cè)能夠找到對(duì)應(yīng)的出射光線。
7.誤差分析本實(shí)驗(yàn)測量誤差產(chǎn)生的原因主要有：（1）畫玻璃磚邊界時(shí)的偶然誤差；（2）插針時(shí)的偶然誤差；（3）測量角度大小的讀數(shù)誤差；（4）三角函數(shù)值近似計(jì)算時(shí)存在的誤差。
①為了使入射光線和出射光線更精確，插大頭針時(shí)兩大頭針間距應(yīng)較大。②為減小測角時(shí)的相對(duì)誤差，入射角要稍大些，但不宜太大，否則光線會(huì)從玻璃磚的側(cè)面射出，并且入射角太大時(shí)，反射光較強(qiáng)，折射光會(huì)相對(duì)較弱。③為減小折射率的誤差，可采用求多次不同入射角時(shí)n的值，然后取其平均值，即為玻璃的折射率。
思考：實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)該采取哪些措施以減小誤差？
1.在用兩面平行的玻璃磚測定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)中，其實(shí)驗(yàn)光路圖如圖所示，對(duì)實(shí)驗(yàn)中的一些具體問題，下列說法正確的是（　　）
A．若P1、P2 的距離較大時(shí)，通過玻璃磚會(huì)看不到P1、P2 的像B．實(shí)驗(yàn)中為方便操作可用玻璃磚代替尺子畫線。C．為了減小作圖誤差，P3 和 P4的距離應(yīng)適當(dāng)大一些
D．為減小測量誤差， P1、P2 連線與玻璃磚界面法線的夾角越大越好
2.如圖所示，在做“測量玻璃的折射率”實(shí)驗(yàn)時(shí)，先在白紙上放好一塊兩面平行的玻璃磚，描出玻璃磚的兩個(gè)邊MN和PQ，在玻璃磚的一側(cè)插上兩枚大頭針P1和P2，然后在另一側(cè)透過玻璃磚觀察，再插上大頭針P3、P4，然后做出光路圖，根據(jù)光路圖計(jì)算得出玻璃的折射率。關(guān)于此實(shí)驗(yàn)，下列說法中正確的是（　?。〢.大頭針P4 須擋住P3及P1、P2的像B.入射角越大，折射率的測量越準(zhǔn)確C.利用量角器量出i1、i2，不可求出玻璃磚的折射率 D.如果誤將玻璃磚的邊PQ畫到P′Q′，折射率的測量值將偏大
（1）確定P4大頭針的位置的方法是大頭針P4能擋住P3和P1、P2的像。（2）入射角θ1應(yīng)適當(dāng)大一些，以減小測量角度的誤差，太小，相對(duì)誤差大，但入射角不宜太大，入射角太大，使折射光線弱，不易觀察。（3）玻璃磚的折射率（4）如果誤將玻璃磚的邊PQ畫到P′Q′，則折射角i2，將偏大，折射率的測量值將偏小。

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高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第一冊電子課本

1 光的折射

版本： 人教版 (2019)

年級(jí)： 選擇性必修 第一冊

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