第4章光的折射和全反射第2节科学测量玻璃的折射率.docx

第4章光的折射和全反射第2节科学测量：玻璃的折射率折射率是光学材料的重要指标。例如，在制造汽车挡风玻璃时，对折射率和形状都有十分严格的要求：在钻石鉴定过程中，常常根据折射率的大小来判断钻石的真伪（图4-12）o如何测量介质的折射率？本节我们将学习用简便的方法测量玻璃的折射率。图412真是钻石吗实验目的（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、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、刻度尺、量角器、铅笔。实验原理与设计当光从空气射入玻璃时，根据折射定律招=，测出入射角/和折射角一，就可计算出玻璃的折射率。如图4-13所示，透过玻璃破观察大头针P>P2,调整视线方向，直到P2的像挡住Pi的像。再在观察者同一侧依次插入大头针P3、P4,使P3挡住P>P2的像，P4挡住P3和PhP2的像。这样，PrP2以及P3、P4的连线分别代表入射光和经玻璃砖折射后射出的光，由此便可画出光路图并测出入射角和折射角。PlPiP4图4-13测量玻璃折射率示意图实验步骤(1)把白纸固定在木板上，再将玻璃砖放在白纸上。用铅笔描出界面aabb利用两枚大头针确定入射光的方向图4-14 (a)o图4-14测量玻璃折射率示意图安全警示实验中使用大头针时要小心且不能乱放，以免误伤自己或他人。对玻璃器材等也需轻拿轻放。不要用手和铅笔直接接触玻璃砖的光学面，以免弄脏。(2)用两枚大头针在玻璃砖的另一侧确定出射光的方向图4-14(b)<,(3)取走玻璃砖，根据入射光和出射光的方向确定入射点0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'图4-14(c)(4)根据画出的光路图测量入射角八折射角r,填入设计的表格中。计算玻璃的折ZrEtSini射率=布。(5)重复以上实验步骤多次，最后求出玻璃折射率的平均值。数据分析将测量的数据记入你设计的表格中，分析数据，形成结论。实验结论写出实验结论。讨论(1)为减小测量误差，选择玻璃彼时，宽度宜大些还是小些？还可采取哪些措施？为什么？(2)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？请说明理由。索养提升能分析相关事实，提出并准确表述在实验中可能出现的物理问题；能在他人帮助下制订实验方案，能用玻璃破等相关器材收集数据：能分析数据，测得玻璃的折射率；能撰写规范的实验报告，在报告中能呈现设计的实验表格、数据分析过程及实验结论，能有效陈述并讨论交流实验过程中的问题。注意提升实验设计能力、实验测量能力与误差分析能力。科学探究节练习1 .请撰写“测量玻璃的折射率”的实验报告。注意在报告中呈现设计的实验表格、数据分析过程及实验结论。【参考解答】实验报告略。2 .在“测量玻璃的折射率”实验中，还可用图像法求玻璃的折射率。请根据你在实验中的测量数据，描绘出Sini与Sinr的关系图像，并求出玻璃的折射率。【参考解答】（图略）画出图像后，求出的斜率即为玻璃砖的折射率。3 .如图所示，关于用插针法测量玻璃折射率的实验，下列说法正确的是A. P1.P2及P3、P4之间的距离适当大些，可提高准确度B. Pi、P2及P3、P4之间的距离取得小些，可提高准确度C.入射角/适当大些，可提高准确度D.入射角/越大，准确度越高【参考解答】AC4 .某同学做“测量玻璃的折射率”实验，操作时将玻璃砖的界线aabb'画好后误用了另一块宽度稍窄的玻璃砖，如图所示。实验中除用原界线外，其他操作都正确，这样测得的玻璃折射率与真实值相比是偏大还是偏小？为什么？【参考解答】偏小。5 .利用激光可测量玻璃的折射率。在如图所示的光路中，A为激光的出射点，O为半圆形玻璃砖横截面的圆心，AO过半圆顶点。从点A发出的光束与Ao成角，以入射角i入射到半圆弧上，出射光平行于A0,求此玻璃的折射率。6 .用插针法测定透明玻璃的折射率时，0为半圆形玻璃破截面的圆心，使入射光跟玻璃破的平面垂直，在如图所示的四个图中，PhP2、Ps和P4是学生实验插针的结果。（1）在这四个图中，肯定把针插错了的是O（2）在这四个图中，可比较准确地测出玻璃折射率的是o在该图中画出光路图，并标出需要测量的折射角和入射角.计算玻璃折射率的公式是.【参考解答】（1）（a）7 .如图所示，用一个不透明的圆柱筒和一把长刻度尺就可测定透明液体的折射率。请简述测量原理，并在课外活动时间用它测量盐水（或糖水）的折射率，看看它们的浓度与折射率之间有什么关系。【参考解答】浓度越大，折射率越大。