測(cè)定玻璃的折射率

1、實(shí)驗(yàn)十四測(cè)定玻璃的折射率一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)定玻璃的折射率二、實(shí)驗(yàn)原理如圖1 所示，abba為兩面平行的玻璃磚，光線的入射角為1，折射角為2，根據(jù)n sinsin1可以計(jì)算出玻璃的折射率2圖 1三、實(shí)驗(yàn)器材木板、白紙、玻璃磚、大頭針、圖釘、量角器、三角板、鉛筆四、實(shí)驗(yàn)步驟1用圖釘把白紙固定在木板上2在白紙上畫(huà)一條直線aa，并取 aa上的一點(diǎn)O為入射點(diǎn)，作過(guò)O的法線 NN.3畫(huà)出線段AO作為入射光線，并在AO上插上 P1、 P2 兩根大頭針4在白紙上放上玻璃磚，使玻璃磚的一條長(zhǎng)邊與直線aa對(duì)齊，并畫(huà)出另一條長(zhǎng)邊的對(duì)齊線 bb.5眼睛在bb的一側(cè)透過(guò)玻璃磚觀察兩個(gè)大頭針并調(diào)整視線方向，使 P1 的像被P

2、2 的像擋住，然后在眼睛這一側(cè)插上大頭針 P3，使P3 擋住P1、 P2 的像，再插上P4，使P4 擋住P3 和P1、P2 的像6移去玻璃磚， 拔去大頭針， 由大頭針P3、P4 的針孔位置確定出射光線O B及出射點(diǎn) O，連接 O、 O得線段 OO.7用量角器測(cè)量入射角 1 和折射角 2，并查出其正弦值sin 1 和 sin 2.8改變?nèi)肷浣?，重?fù)實(shí)驗(yàn)，算出不同入射角時(shí)的sin1，并取平均值sin2五、誤差分析1入射光線和折射光線確定的不準(zhǔn)確性2測(cè)量入射角和折射角時(shí)的誤差六、注意事項(xiàng)1玻璃磚應(yīng)選用厚度、寬度較大的2大頭針應(yīng)豎直地插在白紙上，且間隔要大些3實(shí)驗(yàn)時(shí)入射角不宜過(guò)大或過(guò)小，一般在15&#

3、176; 75°之間4玻璃磚的折射面要畫(huà)準(zhǔn)，不能用玻璃磚界面代替直尺畫(huà)界線5實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，玻璃磚和白紙的相對(duì)位置不能改變記憶口訣白紙上面畫(huà)邊緣，然后才放玻璃磚；兩針決定入射光，再插一針擋兩像；兩針兩像成一線，去磚畫(huà)圖是重點(diǎn)；入射線，折射線，做出法線角出現(xiàn)；入射角，折射角，不大不小是最好；拿磚要觸毛玻面，插針豎直做實(shí)驗(yàn).例 1一塊玻璃磚有兩個(gè)相互平行的表面，其中一個(gè)表面是鍍銀的( 光線不能通過(guò)此表面 ) 現(xiàn)要測(cè)定此玻璃磚的折射率，給定的器材還有：白紙、鉛筆、大頭針4 枚( P、P、P、P)、帶有刻度1234的直角三角板、量角器實(shí)驗(yàn)時(shí)，先將玻璃磚放到白紙上，使上述兩個(gè)相圖 2互平行的表面與

4、紙面垂直在紙面上畫(huà)出直線aa和 bb， aa表示鍍銀的玻璃表面，bb表示另一表面，如圖 2 所示然后，在白紙上豎直插上兩枚大頭針P、P. 用 P、P1212的連線表示入射光線(1) 為了測(cè)量折射率，應(yīng)如何正確使用大頭針P3、 P4？試在題圖中標(biāo)出 P3、 P4 的位置(2) 然后，移去玻璃磚與大頭針 試在題圖中通過(guò)作圖的方法標(biāo)出光線從空氣到玻璃中的入射角 1 與折射角 2. 簡(jiǎn)要寫(xiě)出作圖步驟(3) 寫(xiě)出用 1、2 表示的折射率公式 n _.例 2實(shí)驗(yàn)室有一塊長(zhǎng)方體透明介質(zhì)，截面如圖3 中 ABCD所示的長(zhǎng)度為l1，的長(zhǎng)度為l2，且AB和邊透光，而B(niǎo)CABADAD和 CD邊不透光且射到這兩個(gè)邊的

5、光線均被全部吸收現(xiàn)讓一平行光束以入射角1 射到 AB面，經(jīng)折射后AD面上有光線射圖 3出甲、乙兩同學(xué)分別用不同的方法測(cè)量該長(zhǎng)方體介質(zhì)的折射率(1) 甲同學(xué)的做法是：保持射到AB 面上光線的入射角1 不變，用一遮光板由A點(diǎn)沿 AB緩慢推進(jìn)，遮光板前端推到P 時(shí)， AD面上恰好無(wú)光線射出，測(cè)得AP的長(zhǎng)度為 l 3，則長(zhǎng)方體介質(zhì)的折射率可表示為n _ ；(2) 乙同學(xué)的做法是： 緩慢調(diào)節(jié)射到AB面上光線的入射角， 使 AD面也恰好無(wú)光線射出測(cè)得此時(shí)射到AB面上光線的入射角為 2 ，則長(zhǎng)方體介質(zhì)的折射率可表示為n_ ；(3) 1 和 2 的關(guān)系為： 1_ 2( 填“ >”、“ <”或“”

6、) 例 3 學(xué)校開(kāi)展研究性學(xué)習(xí)，某研究小組的同學(xué)根據(jù)所學(xué)的光學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)量液體折射率的儀器，如圖4 所示在一圓盤(pán)上，過(guò)其圓心O作兩條互相垂直的直徑、BCEF，在半徑 OA上，垂直盤(pán)面插下兩枚大頭針P、P，并保12持 P1、 P2 位置不變，每次測(cè)量時(shí)讓圓盤(pán)的下半部分豎直進(jìn)入圖 4液體中，而且總使得液面與直徑BC相平， EF作為界面的法線，而后在圖中右上方區(qū)域觀察 P1、 P2 的像，并在圓周上插上大頭針P3，使 P3正好擋住 P1、 P2 的像，同學(xué)們通過(guò)計(jì)算，預(yù)先在圓周 EC部分刻好了折射率的值，這樣只要根據(jù)P 所插的位置，就可直接3讀出液體折射率的值，則：(1) 若 AOF30&#

7、176;，OP3與OC的夾角為30°，則P3 處所對(duì)應(yīng)的折射率的值為_(kāi)(2) 圖中 P3、 P4 兩位置哪一處所對(duì)應(yīng)的折射率的值大？答： _.(3) 作 AO的延長(zhǎng)線交圓周于 K， K 處所對(duì)應(yīng)的折射率值應(yīng)為 _.1關(guān)于“測(cè)定玻璃的折射率”的實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法中不正確的是()A有一組入射角( 10) 和折射角，便可以得出玻璃的折射率B在本實(shí)驗(yàn)中采用玻璃磚，這是因?yàn)橹挥胁ＡТu才能測(cè)出玻璃的折射率C本實(shí)驗(yàn)的各項(xiàng)步驟，都是為了找到給定的入射角的折射角而設(shè)計(jì)的D棱鏡、半圓形玻璃磚等都可以用來(lái)測(cè)定玻璃的折射率2用兩面平行的玻璃磚測(cè)定玻璃的折射率的實(shí)驗(yàn)中，已畫(huà)好玻璃磚界面 aa和 bb，若不慎將玻

8、璃磚向上平移了一些，放在圖5所示的位置上，而實(shí)驗(yàn)中其他操作均正確，則測(cè)得的折射率將()圖 5A偏大B偏小C不變D無(wú)法確定3在用插針?lè)y(cè)定玻璃磚折射率的實(shí)驗(yàn)中，甲、乙、丙三位同學(xué)在紙上畫(huà)出的界面aa、bb與玻璃磚位置的關(guān)系分別如圖6、和所示，其中甲、丙兩同學(xué)用的是矩形玻璃磚，乙同學(xué)用的是梯形玻璃磚他們的其他操作均正確，且均以aa、 bb為界面畫(huà)光路圖，則圖6甲同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比_(填“偏大”“偏小”或“不變”) 乙同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比_(填“偏大”“偏小”或“不變”) 丙同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比_4如圖 7 所示，某同學(xué)用插針?lè)y(cè)定一半圓形玻璃磚的折射率，在平鋪的白紙上垂直

9、紙面插上大頭針P1、 P2 確定入射光線，并讓入射光線過(guò)圓心O，在玻璃磚 ( 圖中實(shí)線部分 ) 另一側(cè)垂直紙面插大頭針 P3，使 P3 擋住 P1 、P2 的像，連接OP3. 圖中 MN為分界面，虛線半圓與玻璃磚對(duì)稱，B、C分別是入射光線、折射光線與圓的圖 7交點(diǎn)， AB、 CD均垂直于法線并分別交法線于A、 D點(diǎn)(1) 設(shè) AB的長(zhǎng)度為 l 1， AO的長(zhǎng)度為 l 2， CD的長(zhǎng)度為 l 3， DO的長(zhǎng)度為 l 4，為較方便地表示出玻璃磚的折射率，需用刻度尺測(cè)量 _，則玻璃磚的折射率可表示為_(kāi) (2) 該同學(xué)在插大頭針 P3 前不小心將玻璃磚以 O 為圓心順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)一小角度，由此測(cè)得玻璃磚的

10、折射率將 _( 填“偏大”、“偏小”或“不變” ) 5用三棱鏡做測(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)，先在白紙上放好三棱鏡，在棱鏡的一側(cè)插入兩枚大頭針P1 和 P2，然后在棱鏡的另一側(cè)觀察，調(diào)整視線使P1 的像被 P2 的像擋住，接著在眼睛所在的一側(cè)插兩枚大頭針P3、 P4，使 P3 擋住 P1、 P2 的像， P4 擋住 P3 和 P1 、2 的像，在紙上標(biāo)出的大頭針的位置和三棱鏡輪廓如圖8 所示圖 8P(1) 在本題的圖上畫(huà)出所需的光路(2) 為了測(cè)出棱鏡玻璃的折射率， 需要測(cè)量的量是 _，_，在圖上標(biāo)出它們(3) 計(jì)算折射率的公式是 n _.6. 用圓弧狀玻璃磚做測(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)時(shí)，先在白紙上放好圓

11、弧狀玻璃磚，在玻璃磚的一側(cè)豎直插上兩枚大頭針P1 、P2，然后在玻璃磚的另一側(cè)觀察，調(diào)整視線使1的像被2 的像擋PP住接著在眼睛所在的一側(cè)插兩枚大頭針P3圖 9和 P4，使 P3 擋住 P1 和 P2 的像， P4 擋住 P3 及 P1 和 P2 的像在紙上已標(biāo)出大頭針位置和圓弧狀玻璃磚輪廓如圖9 所示 ( O為兩圓弧圓心，圖中已畫(huà)出經(jīng)過(guò)P 、P 點(diǎn)的入射光12線 )(1) 在圖上補(bǔ)畫(huà)出所需的光路(2) 為了測(cè)出玻璃磚的折射率，需要測(cè)量入射角1 和折射角 2，請(qǐng)?jiān)趫D中標(biāo)出這兩個(gè)角(3) 用所測(cè)物理量計(jì)算折射率的公式是n_.(4) 為了保證在弧面CD 得到出射光線，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，光線在弧面_(“小

12、一些”或“無(wú)所謂”或“大一些”) AB 的入射角應(yīng)盡量答案課堂探究sin1例 1(1)、 (2)見(jiàn)解析(3) sin222sin1例 2(1)l 2 l 3l3(2)1 sin22(3)>例 3(1)3(2)P4 對(duì)應(yīng)的折射率的值大(3)1隨堂訓(xùn)練1 B2 C 經(jīng)過(guò)玻璃磚的光路如圖中實(shí)線所示，由于所作的玻璃磚分界線不是實(shí)際的分界線，如圖中虛線所示，由幾何知識(shí)可知，測(cè)出的折射角與真實(shí)的折射角相同3偏小不變可能偏大，可能偏小，也可能不變l 14 (1) l1 和 l 3(2) 偏大l 35見(jiàn)解析解析(1)光路圖如圖所示，畫(huà)出通過(guò)1、 2 的入射光線，P P交 AC面于 O，畫(huà)出通過(guò) P3、 P4 的出射光線交 AB面于 O，連接 OO，則光線 OO就是入射光線 P1P2 在三棱鏡中的折射光線(2) 在所畫(huà)的圖上注明入射角1 和折射角 2，