4.2科学测量：玻璃的折射率 课件-高二上学期物理鲁科版（2019）选择性必修第一册.pptx

第四章光的折射和全反射第二节科学测量：玻璃的折射率

新课导入折射率是光学材料的重要指标。例如，在制作汽车挡风玻璃时，对折射率和形状都有十分严格的要求；在钻石鉴定过程中，尝尝根据折射率的大小判断钻石的真伪。如何测量介质的折射率？本届我们将学习用简便的方法测量玻璃的折射率。

实验目的（1）测量玻璃的折射率（2）学习用插针法确定光路实验器材木板、图钉、白纸、玻璃砖、刻度尺、量角器、铅笔、大头针

实验原理透过玻璃砖观察大头针P1、P2使P2的像挡住P1的像P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像两点确定一条直线光在均匀介质中沿直线传播入射角折射角

实验步骤不能把玻璃砖界面当尺子画界线！P1P2尽可能将大头针竖直插在纸上且大头针之间及大头针与光线转折点之间的距离要稍大一些（1）把白纸固定在木板上，再将玻璃砖放在白纸上。用铅笔描出截面aa?、bb?，利用两枚大头针确定入射光的方向，如图（a）

实验步骤P1P2P3P4（2）用两枚大头针在玻璃砖的另一侧确定出射光的方向。如图（b）在实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变

实验步骤（3）取走玻璃砖，根据入射光和出射光的方向确定入射点O和出射点E，连接OE即为玻璃砖内部的折射光。画出过入射点O的法线NN?。如图（c）?（5）重复以上实验步骤多次，最后求出玻璃折射率的平均值

注意事项①玻璃砖应选用厚度、宽度较大的②大头针要插得竖直，且间隔要大些③入射角不宜过大或过小，一般在15°~75°之间④玻璃砖的折射面要画准，不能用玻璃砖界面代替刻度尺划线⑤实验过程中，玻璃砖和白纸的相对位置不能改变

误差分析①用插针法测玻璃的折射率，误差的主要来源是对角度的描绘与测量，因此要求插大头针时两大头针间距应较大，测角度时，应使入射角稍大些，但不宜过大.②每次实验时，将折射角和入射角一一对应，进行编号，以免相混.在用图像法处理实验数据时，应保证所画的点尽量在同一直线上，若某点偏离直线较远，说明此数据有误.用激光笔做实验：光路模糊，误差较大

讨论如果实验中采用的不是两面平行的玻璃砖，而是用三棱镜或半圆形玻璃砖，能否测出相应的折射率？只要能把入射光线在玻璃中的折射光线确定下来，就能测定玻璃的折射率，所以玻璃砖形状对结果没有影响

新课讲解bb?折射率n测量偏小aa?P1P2P3P4ir1r2r1为真实的折射角r2为测得的折射角r2r1

新课讲解bb?aa?P1P2P3P4ir2r1折射率n测量偏大r1为真实的折射角r2为测得的折射角r1r2

当堂检测1.如图所示，用插针法测定矩形玻璃砖折射率的实验中，A、B和C、D是插针，下列说法正确的是()A.插针A、B及C、D之间的距离尽量小一些，可以减小误差B.实验中要保证四枚大头针在同一直线上C.若作出的界面a与界面a?的间距比玻璃两表面的实际间距大，则测量结果将偏小D.为了防止在界面a?发生全反射，入射角θ1应尽量小些C

解析：折射光线是通过隔着玻璃砖观察成一条直线确定的，大头针间的距离太小，引起的角度的变化会较大，故A、B及C、D之间的距离适当大些，可以提高准确度，选项A错误；实验中要保证另一侧两针的像与观察者一侧两针在同一直线上，选项B错误；若作出的界面a与界面a?的间距比玻璃两表面的实际间距大，则光线偏折角度偏大，折射率测量结果将偏小，选项C正确；由几何关系知，出射线CD和入射线AB平行，根据光路的可逆性可知，光线在界面a?不可能发生全反射，为了减少测量的相对误差，入射角θ1应尽量大些，选项D错误.

2.某同学设计了一种测量液体折射率的方案。容器过中心轴线的剖面图如图所示，其宽度为16cm，让单色光在此剖面内从空气入射到液体表面的中心。调整入射角，当反射光与折射光垂直时，测出竖直器壁上的反射光点与液体表面的距离h，就能得到液体的折射率n。忽略气壁厚度，由该方案可知()A.若，则 B.若，则C.若，则 D.若，则B

解析：根据几何关系画出光路图，如图所示标注入射角θ1，折射角θ2，根据折射定律可得A.若h=4cm，则n=2，故A错误；B.若h=6cm，则，故B正确；C.若，则，故C错误；D.若