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第2节 测定介质的折射率
第四章 光及其应用
粤教版选择性必修一
课堂引入
壹
课堂练习
叁
目录
知识讲解
贰
课堂引入
第一部分
壹
一、课堂引入
【课堂回顾】
从上一讲我们知道，把光从真空射入某种介质发生折射时，入射角i的正弦值与折射角γ的正弦值之比n，叫作这种介质的折射率
【思考】如何测定玻璃砖的折射率呢？
知识讲解
第二部分
贰
测定透明玻璃砖的折射率
一、测定透明玻璃砖的折射率

1. 实验原理
当光线斜射入玻璃砖中，找出入射角i的和折射角r的正弦值，利用公式n=????????????????????????????????可求。
2. 实验器材
玻璃砖、白纸、木板、大头针四枚、图钉、量角器、直尺、铅笔
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一、测定透明玻璃砖的折射率
3. 实验步骤
（1）把白纸用图钉钉在木板上。
（2）如图所示用直尺画一条平行于玻璃砖一个面的一条线aa′作为界面，过aa′上一点O作垂直于aa′的直线NN′作为法线，过O点画一条入射光线AO，使入射角i适当大些。
（3）在AO线上竖直地插两枚大头针P1、P2，在白纸上放上被测玻璃砖，使玻璃砖的一个面与aa′重合。
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（4）沿玻璃砖的另一侧面用直尺画一条直线bb′。
（5）在玻璃砖的bb′一侧白纸上竖直地立一枚大头针P3，调整视线，同时移动大头针P3的位置，当P3恰好能同时挡住玻璃砖aa′一侧所插的大头针P1、P2的像时，把大头针P3插好。
6.在玻璃砖bb′一侧再竖直地插一枚大头针P4，使P4能挡住P3本身，同时也能挡住P1、P2的像。
7.记下P3、P4的位置，移去玻璃砖，拔去大头针，过P3、P4连一条直线BO′交bb′于O′点，连接OO′，OO′就是入射光线AO在玻璃砖内的折射光线，折射角为γ。
8.用量角器量出入射角i和折射角γ的大小。
9.改变入射角i，重复上面的步骤再做三、四次，量出相应的入射角和折射角。
一、测定透明玻璃砖的折射率
4. 数据处理
（1）计算法
通过多次测量入射角和折射角，得出多组入射角和折射角的正弦值，再代入n=????????????????????????????????中求出多个n的值，然后取其平均值，即为玻璃砖的折射率。
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（2）作图法
1.以入射点O为圆心，以适当的半径画辅助圆
2.过入射光线与圆的交点A向法线作垂线交于C
3.过折射光线与圆的交点B向法线作垂线交于D
A C
D B
4. 数据处理
（1）计算法
通过多次测量入射角和折射角，得出多组入射角和折射角的正弦值，
再代入n=????????????????????????????????中求出多个n的值，然后取其平均值，即为玻璃砖的折射率。
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（3）图像法
求出多组对应的入射角与折射角的正弦值，作出sin i－sin γ图像，由n＝????????????????????????????????可知图像应为过原点的直线，如图所示，其斜率为折射率。
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一、测定透明玻璃砖的折射率
一、测定透明玻璃砖的折射率
5. 注意事项
（1）实验中，玻璃砖在纸上的位置不可移动。
（2）不能用手触摸玻璃砖光洁的光学面，更不能把玻璃砖当尺子用。
（3）大头针应竖直插在白纸上，且玻璃砖每一侧两枚大头针P1与P2间、P3与P4间的距离应适当大些，以减小确定光路方向时造成的误差。
（4）实验中入射角不宜过小或过大，否则会使测量误差增大。
一、测定透明玻璃砖的折射率
【典例1】“测定玻璃的折射率”实验中，在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针A、B，在另一侧再竖直插两个大头针C、D。
(1)在插入第四个大头针D时，要使它_______________________。
(2)在图上画出光传播的光路。
(3)为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量的量是______________________
(在图上标出它们)。
挡住C及A、B的像
入射角∠AOM，折射角∠O′ON
一、测定透明玻璃砖的折射率
【典例2】用插针法测定玻璃的折射率的实验中：
(1)甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面后，不小心碰了玻璃砖，使它向上平移了少许，如图1所示，他测出的折射率将 （偏大、偏小、不变）
(2)乙同学在画界面时，不小心将两界面间距画得比玻璃砖宽度大些，如图2所示，则他测得的折射率 （偏大、偏小、不变）
不变
偏小
一、测定透明玻璃砖的折射率
【典例3】用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时，先在白纸上放好圆弧状玻璃砖，在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1、P2，然后在玻璃砖的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和P4，使P3挡住P1和P2的像，P4挡住P3以及P1和P2的像，在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓，如图甲所示，其中O为两圆弧圆心，图中已画出经P1、P2点的入射光线。
(1)在图上补画出所需的光路。
(2)为了测出玻璃的折射率，需要测量入射角和折射角，
请在图中的AB分界面上画出这两个角。
(3)用所测物理量计算折射率的公式为n＝________。
(4)为了保证在弧面CD得到出射光线，实验过程中，光线在弧面AB的入射角应适当________(填“小一些”“无所谓”或“大一些”)。
(5)多次改变入射角，测得几组入射角和折射角，根据测得的入射角和折射角的正弦值，画出了如图乙所示的图像，由图像可知该玻璃的折射率n＝________。
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小一些
1.5
课堂练习
第叁部分
叁
三、课堂练习
1.如图所示，某同学为了测量截面为正三角形的三棱镜玻璃折射率，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的左侧插上两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的右侧观察到P1像和P2像，当P1的像恰好被P2像挡住时，插上大头针P3和P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像。在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图所示。
(1)画出对应的光路图；
(2)为了测出三棱镜玻璃材料的折射率，若以AB作为分界面，需要测量的量是________和________，在图上标出它们；
(3)三棱镜玻璃材料折射率的计算公式是n＝________。
(4)若在测量过程中，放置三棱镜的位置发生了微小的平移(移至图中的虚线位置底边仍重合)，则以AB作为分界面，三棱镜材料折射率的测量值________真实值(填“大于”“小于”或“等于”)。
入射角i　
折射角γ
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大于
三、课堂练习
2.某同学用半圆形玻璃砖测定玻璃的折射率(如图中实线所示)。在固定好的白纸上作出直角坐标系xOy，实验时将半圆形玻璃砖M放在白纸上，使其底边aa′与Ox轴重合，且圆心恰好位于O点，实验正确操作后，移去玻璃砖，作OP3连线，用圆规以O点为圆心画一个圆(如图中虚线所示)，此圆与AO线交点为B，与OP3连线的交点为C，测出B点到x、y轴的距离分别为l1、d1，C点到x、y轴的距离分别为l2、d2。
(1)根据测出的B、C两点到两坐标轴的距离，可知此玻璃折射率测量值的表达式n＝____。
(2)若半圆形玻璃砖的半径为R，则光在半圆玻璃砖中的传播时间t＝________ s。
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三、课堂练习
3.做测定玻璃折射率实验时，同学们被分成若干实验小组，以下是其中三个实验小组的实验情况：
(1)甲组同学在实验时，用他们测得的多组入射角i与折射角γ作出sin i－sin γ图像如图甲所示，则下列判定正确的是________。
A.光线是从空气射入玻璃的
B.该玻璃的折射率约为0.67
C.该玻璃的折射率约为1.5
D.该玻璃置于空气中时临界角约为45°
(2)乙组同学先画出图乙所示的坐标系，再在y＜0区域放入某介质(以x轴为界面)，并通过实验分别标记了折射光线、入射光线、反射光线通过的一个点，它们的坐标分别为A(8，3)、B(1，－4)、C(7，－4)，则：
①入射点O′(图中未标出)的坐标为________。
②通过图中数据可以求得该介质的折射率n＝________。
(3)丙组同学在实验中将玻璃砖的界面aa′和bb′的间距画得过宽(光从aa′射入)，若其他操作正确，则图丙中折射率的测量值________准确值；图丁中折射率的测量值________准确值(选填“大于”“小于”或“等于”)。
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小于
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小于
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