高中物理沪科技版（2020）选修第一册第一节 光的折射精品课件ppt

这是一份高中物理沪科技版（2020）选修第一册第一节 光的折射精品课件ppt，共38页。PPT课件主要包含了学习目标，实验原理，实验器材，操作步骤，数据处理，注意事项，课堂练习等内容，欢迎下载使用。

1.知道测量玻璃的折射率的原理、方法和步骤.2.会确定入射光线、折射光线、入射角及折射角.3.学会用不同方法计算玻璃的折射率.
用插针法确定光路，找出与入射光线相应的出射光线，就能在玻璃砖中画出对应的折射光线，从而可以测出一组对应的入射角和折射角，根据折射定律，便可求出玻璃的折射率.
玻璃砖、白纸、木板、大头针四枚、图钉(3～4枚)、量角器、直尺、铅笔.
1.把白纸用图钉钉在木板上.2.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θ1适当大些，如图所示.
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.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′一侧白纸上竖直地插一枚大头针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θ2.8.用量角器量出入射角θ1和折射角θ2的大小.9.改变入射角θ1，重复上面的步骤再做三、四次，量出相应的入射角和折射角.
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.
2.单位圆法(1)以入射点O为圆心，以一定长度R为半径画圆，交入射光线OA于E点，交折射光线OO′于E′点，过E作NN′的垂线EH，过E′作NN′的垂线E′H′，分别交NN′于点H、H′，如图所示.
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 θ1－sin θ2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.
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.
例1　如图所示，甲同学在“测量玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa′和bb′.O为直线AO与aa′的交点.在直线OA上竖直地插上P1、P2两枚大头针.
(1)甲同学接下来要完成的必要步骤有_____.A.插上大头针P3，使P3仅挡住P2的像B.插上大头针P3，使P3挡住P1的像和P2的像C.插上大头针P4，使P4仅挡住P3D.插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像
解析　该同学接下来要完成的必要步骤有：确定P3大头针的位置，方法是插上大头针P3，使P3能挡住P1、P2的像.确定P4大头针的位置，方法是大头针P4能挡住P3和P1、P2的像.故该同学接下来要完成的必要步骤有B、D.
(2)过P3、P4作直线交bb′于O′，过O′作垂直于bb′的直线NN′，连接OO′.测量图中角α和β的大小，则玻璃砖的折射率n＝_____.
解析　根据折射定律得：玻璃砖的折射率为n＝ .
(3)如图所示，甲同学在实验中将玻璃砖界面aa′和bb′的间距画得过宽但仍平行.若其他操作正确，则折射率的测量值_____(选填“大于”“小于”或“等于”)准确值.
解析　将玻璃砖界面aa′和bb′的间距画得过宽但仍平行，而其他操作正确，导致α角测量值偏大，由于n＝ ，故折射率的测量值将偏小.
(4)甲同学准确的画好玻璃砖界面aa′和bb′后，实验过程中不慎将玻璃砖向下平移了一些.如图所示，若其他操作正确，则折射率的测量值_____(选填“大于”“小于”或“等于”)准确值.
解析　如图所示，实线表示将玻璃砖向下平移后实际的光路图，而虚线是作图时所采用的光路图，通过比较发现，入射角和折射角没有变化，则由折射定律知，折射率的测量值等于准确值.
(5)乙同学采用的是梯形玻璃砖，在纸上画出的界面aa′，bb′与玻璃砖的位置如图所示，实验过程和操作均正确，则折射率的测量值_____(选填“大于”“小于”或“等于”)准确值.
解析　只要操作正确，测量的结果与玻璃砖的形状无关，所以乙同学测得的折射率等于准确值.
例2　如图所示，当光线AO以一定入射角穿过一块两面平行的玻璃砖时，通过“插针法”找出跟入射光线AO对应的出射光线O′B，从而确定折射光线OO′.
(1)如图甲所示，用量角器量出入射角i和折射角r，根据n＝_____可计算出玻璃砖的折射率.
(2)如图乙所示，以O为圆心，用圆规作圆与OA、OO′分别交于P、Q点，过P、Q点分别作法线NN′的垂线，垂足分别为P′、Q′，用刻度尺测量出PP′和QQ′的长度，则玻璃砖的折射率n＝_______.
“测量玻璃的折射率”实验中，也可以用三棱镜、半圆形玻璃砖等进行测量.实验中只要利用“插针法”确定入射光线和出射光线，其与界面的交点就是入射点和出射点，连接入射点和出射点就能作出折射光线，一样可以测出折射率.光路图如图所示.
例3　用三棱镜做测量玻璃的折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插入两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，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、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P1、P2的像和P3，在纸上标出大头针的位置和三棱镜轮廓，如图所示.(1)在图上画出所需的光路图.答案　见解析
解析　光路图如图甲所示，画出通过P1、P2的入射光线，交AC于O，画出通过P3、P4的出射光线交AB于O′，连接OO′，则光线OO′就是入射光线P1P2在三棱镜中的折射光线.
(2)为了测出该三棱镜的折射率，需要测量的物理量是________，在图上标出它们.答案　见解析
解析　在所画的图上画出虚线部分并注明入射角θ1和折射角θ2，如图乙所示，用量角器量出θ1和θ2(或用直尺测出线段EF、OE、GH、OG的长度).
(3)计算折射率的公式是n＝________.答案　见解析
SUITANGYANLIAN　 ZHUDIANLUOSHI
1.(2019·天津卷)某小组做测定玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规，笔，白纸.(1)下列哪些措施能够提高实验准确程度_____.A.选用两光学表面间距大的玻璃砖B.选用两光学表面平行的玻璃砖C.选用粗的大头针完成实验D.插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些
解析　为了减小实验误差，选用的玻璃砖前后表面间距应尽量大些，即使玻璃砖内的折射光线尽量长些，A正确；测量折射率时，只需找出入射光线的折射光线，因此玻璃砖的两光学表面可以不平行，B错误；为了减小实验误差应选用较细的大头针完成实验，C错误；两枚大头针之间的距离应尽量大些，描绘出的光线误差会较小些，D正确.
(2)该小组用同一套器材完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如图所示，其中实验操作正确的是___.
解析　由题图可知，选用的玻璃砖两光学表面平行，则入射光线应与出射光线平行，B、C错误；又光线在玻璃砖中与法线的夹角应小于光线在空气中与法线的夹角，A错误，D正确.
(3)该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于A、B点，再过A、B点作法线NN′的垂线，垂足分别为C、D点，如图所示，则玻璃的折射率n＝____.(用图中线段的字母表示)
2.某同学利用“插针法”测量玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行.正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图甲所示.
(1)下列说法正确的是____.A.入射角适当大些，可以提高精确度B.P1、P2及P3、P4之间的距离取得小些，可以提高精确度C.P1、P2的间距，入射角的大小均与实验的精确度无关
解析　入射角适当大些，折射角也会大些，折射现象较明显，测量角度的相对误差会减小，A正确；折射光线是通过隔着玻璃观察成一条直线确定的，大头针间的距离太小，引起的角度误差会较大，故P1、P2及P3、P4之间的距离适当大些，可以提高精确度，B、C错误.
(2)此玻璃的折射率计算式为n＝_____________________(用图中的θ1、θ2表示).
(3)如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度____(填“大”或“小”)的玻璃砖来测量.
解析　玻璃砖的宽度越大，出射光线的侧移量越大，玻璃砖中折射光线的误差越小，所以应选用宽度大的玻璃砖来测量.
(4)若该同学用他测得的多组入射角i与折射角r，作出sin i－sin r的图像如图乙所示，下列判断不正确的是____.A.他做实验时，研究的是光线从空气射入玻璃的折射现象B.玻璃的折射率为0.67C.玻璃的折射率为1.5
解析　由sin i－sin r图像可知， ≈1.5>1，故光是从空气射入玻璃的，入射角为i，A正确；
由折射率的定义知n＝1.5，B错误，C正确.