1、实验十五：测定玻璃的折射率,一、实验原理与操作,二、数据处理与分析1.数据处理(1)计算法：计算每次折射率 n，求出平均值 .(2)图象法(如图 S15-1 所示),图 S15-2,图 S15-1(3)单位圆法(如图 S15-2 所示),三、误差分析,1.确定入射光线、出射光线时的误差.故入射侧、出射侧所,插两枚大头针间距离宜大点；,2.测量入射角与折射角时的误差.故入射角不宜过小，但也,不宜过大，过大则反射光较强，出射光较弱.,四、注意事项,1.玻璃砖要用厚度较大的；2.入射角应在 30到 60之间；,3.大头针要竖直插在白纸上，且距离应尽量大一些.,【基础自测】,1.在测定玻璃的折射率的实
2、验中，对一块两面平行的玻璃砖，用“插针法”找出与入射光线对应的出射光线.现有甲、乙、丙三位同学分别做出如图的三组插针结果.从图上看，肯定把针插错了的同学有_.,图 S15-3,解析：光线透过平行玻璃砖时出射光线与入射光线平行，且从空气射入玻璃砖时入射角大于折射角，因而光线透出时相对于入射光线向右下侧发生偏移，由图可知，甲乙图中出射光线不符合事实，肯定插错了.,答案：甲、乙,考点 1,数据处理,【典题 1】(2018 年甘肃民勤三中月考)如图 S15-4 所示，用某种透光物制成的直角三棱镜 ABC；在垂直于 AC 面的直线 MN上插两枚大头针 P1、P2，在 AB 面的左侧透过棱镜观察大头针P1
3、、P2 的像，调整视线方向，直到 P1 的像_，再在观察的这一侧先后插上两枚大头针 P3、P4，使 P3_，P4_.记下 P3、P4 的位置，移去大头针和三棱镜，过 P3、,P4 的位置作直线与 AB 面相交于 D，量出该直线与 AB 面的夹角为 45.则该透光物质的折射率 n_，并在图中画出正确完整的光路图.,图 S15-4,解析：在 AB 面的左侧透过棱镜观察大头针 P1、P2 的像，调整视线方向，直到 P1 的像被 P2 的像挡住，再在观察的这一侧先后插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2，P4挡住P1、P2 以及 P3 的像.则知 P1、P2 在入射光线上，P3、P4 在出射光
4、线，连接 P1、P2 作为入射光线，连接 P3、P4，作为出射光线，再画出折射光线，如图 D79.由几何知识得到入射角i30，又折射角r45，则折射,率,图 D79,答案：(1)让 P2 的像挡住,(2)挡住 P1、P2 的像,(3)挡住P3以及P1、P2的像,(4),(5)如图 D80 所示.,图 D80,考点 2,误差分析,【典题 2】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 S15-5、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.图 S15
5、-5,(1) 甲同学测得的折射率与真实值相比_( 填“偏,大”“偏小”或“不变”).,(2) 乙同学测得的折射率与真实值相比_( 填“偏,大”“偏小”或“不变”).,(3)丙同学测得的折射率与真实值相比_.,解析：(1)用图测定折射率时，玻璃中折射光线偏折大了，所以折射角增大，折射率变小；(2)用图测定折射率时，只要操作正确，与玻璃砖形状无关；(3)用图测定折射率时，无法确定折射光线偏折的大小，所以测得的折射率可能偏大、可能偏小、可能不变.,答案：(1)偏小,(2)不变,(3)可能偏大、可能偏小、可能不变,考向 1,实验操作的创新,根据全反射的条件，使入射光从透明介质向空气传播，调节入射角的大
6、小，使其恰好发生全反射，这时的入射角就是临界角，根据临界角公式求出折射率的大小.,【典题 3】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.开始时玻璃砖的位置如图 S15-6 中实线所示，使大头针 P1、P2 与圆心 O 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 O 缓慢转动，同时在玻璃砖直径边一侧观察 P1、P2 的像，且 P2 的像挡住 P1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.此时只需测量出_，即可计算出玻璃砖的折射率.请用你的测量值表示,出折射率：_.,图 S15-6,解析：由题意可知，当玻璃砖转过某一角度时，刚好发生全反射，在
7、直径边一侧观察不到 P1、P2 的像，画出如图 D81 所,答案：玻璃砖直径边绕 O 点转过的角度,图 D81,考向 2,数据处理的创新,使入射光线的入射角一定，根据不同位置折射角的大小，由折射率的定义式算出折射率的大小.,【典题 4】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S15-7 所示.在一圆盘上，过其圆心 O 作两条互相垂直的直径 BC、EF，在半径 OA 上，垂直盘面插下两枚大头针 P1、P2，并保持P1、P2 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 BC 相平，EF 作为界面的法线，而后在图中右上
8、方区域观察 P1、P2 的像，并在圆周上插上大头针P3，使 P3 正好挡住 P1、P2 的像.同学们通过计算，预先在圆周EC 部分刻好了折射率的值，这样只要根据 P3 所插的位置，就可直接读出液体折射率的值，则：,图 S15-7,(1)若AOF30，OP3与OC的夹角为30，则P3处所对,应的折射率的值为_.,(2)图中 P3、P4 两位置_处所对应的折射率值大.(3)作 AO 的延长线交圆周于 K，K 处所对应的折射率值应,为_.,(2)图中 P4 对应的入射角大于 P3 所对应的入射角，所以 P4对应的折射率大.(3)因 A、O、K 在一条直线上，入射角等于折射角，所以 K处对应的折射率为 1.,答案：(1)1.73 (2)P4,(3)1,