實(shí)驗(yàn) 測(cè)定玻璃的折射率

1、一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?測(cè)定玻璃的折射率測(cè)定玻璃的折射率2學(xué)會(huì)用插針?lè)ù_定光路學(xué)會(huì)用插針?lè)ù_定光路三、實(shí)驗(yàn)器材三、實(shí)驗(yàn)器材 玻璃磚、白紙、木板、大頭針、圖釘、量角器玻璃磚、白紙、木板、大頭針、圖釘、量角器(或圓規(guī)或圓規(guī))、三角板、鉛筆、三角板、鉛筆四、實(shí)驗(yàn)操作四、實(shí)驗(yàn)操作1實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟(1)如圖實(shí)如圖實(shí)142所示，用圖所示，用圖釘把白紙固定在木板上釘把白紙固定在木板上(2)在白紙上畫一條直線在白紙上畫一條直線aa，并取并取aa上的一點(diǎn)上的一點(diǎn)O為入射為入射點(diǎn)，作過(guò)點(diǎn)，作過(guò)O的法線的法線NN.(3)畫出直線畫出直線AO作為入射光線，作為入射光線， 并在并在AO上插上上插上P1、P2兩枚大頭

2、針兩枚大頭針(4)在白紙上放上玻璃磚，使其中一個(gè)長(zhǎng)邊與直線在白紙上放上玻璃磚，使其中一個(gè)長(zhǎng)邊與直線aa對(duì)齊，對(duì)齊，并畫出另一條長(zhǎng)邊的對(duì)齊線并畫出另一條長(zhǎng)邊的對(duì)齊線bb.(5)通過(guò)玻璃磚觀察并調(diào)整視線方向，使通過(guò)玻璃磚觀察并調(diào)整視線方向，使P1的像被的像被P2擋住，擋住，然后在觀察一側(cè)插上大頭針然后在觀察一側(cè)插上大頭針P3，使，使P3同時(shí)擋住同時(shí)擋住P2、P1的像，的像，再插上再插上P4擋住擋住P3及及P2、P1的像的像(6)移去玻璃磚，拔去大頭針，由大頭針移去玻璃磚，拔去大頭針，由大頭針P3、P4的針孔位置的針孔位置確定出射光線確定出射光線OB及出射點(diǎn)及出射點(diǎn)O，連接，連接O、O得線段得線段O

3、O，則則OO即玻璃磚內(nèi)的折射光線即玻璃磚內(nèi)的折射光線(7)用量角器測(cè)量入射角用量角器測(cè)量入射角1和折射角和折射角2，并查出其正弦值，并查出其正弦值sin1和和sin2.(8)改變?nèi)肷浣牵貜?fù)實(shí)驗(yàn)記錄下每次的入射角改變?nèi)肷浣?，重?fù)實(shí)驗(yàn)記錄下每次的入射角1和折射和折射角角2.五、注意事項(xiàng)五、注意事項(xiàng)1玻璃磚宜選寬度大些的，實(shí)驗(yàn)中玻璃磚的位置不要移玻璃磚宜選寬度大些的，實(shí)驗(yàn)中玻璃磚的位置不要移動(dòng)用手拿玻璃磚時(shí)，只能接觸玻璃磚的毛面或棱，動(dòng)用手拿玻璃磚時(shí)，只能接觸玻璃磚的毛面或棱，嚴(yán)禁用玻璃磚當(dāng)尺子畫界面嚴(yán)禁用玻璃磚當(dāng)尺子畫界面2大頭針應(yīng)豎直插入，兩大頭針間距離宜大些大頭針應(yīng)豎直插入，兩大頭針間距離宜

4、大些3所選入射角不應(yīng)過(guò)大，否則在另一側(cè)看不清所選入射角不應(yīng)過(guò)大，否則在另一側(cè)看不清P1、P2的像；的像；也不應(yīng)過(guò)小，否則測(cè)量誤差較大也不應(yīng)過(guò)小，否則測(cè)量誤差較大4用半圓形玻璃磚、三棱鏡也能完成此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)用半圓形玻璃磚、三棱鏡也能完成此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)5由于要多次改變?nèi)肷浣侵貜?fù)實(shí)驗(yàn)，所以入射光線與出射由于要多次改變?nèi)肷浣侵貜?fù)實(shí)驗(yàn)，所以入射光線與出射光線要一一對(duì)應(yīng)光線要一一對(duì)應(yīng)六、誤差分析六、誤差分析1入射光線、出射光線確定的準(zhǔn)確性造成誤差，故入射入射光線、出射光線確定的準(zhǔn)確性造成誤差，故入射側(cè)、出射側(cè)所插兩枚大頭針的間距應(yīng)大一些側(cè)、出射側(cè)所插兩枚大頭針的間距應(yīng)大一些2入射角和折射角的測(cè)量造成誤差，故入射角應(yīng)

5、適當(dāng)大入射角和折射角的測(cè)量造成誤差，故入射角應(yīng)適當(dāng)大些，以減小測(cè)量的相對(duì)誤差些，以減小測(cè)量的相對(duì)誤差例例1如圖實(shí)如圖實(shí)145所示，某同學(xué)所示，某同學(xué)用插針?lè)y(cè)定一半圓形玻璃磚的折用插針?lè)y(cè)定一半圓形玻璃磚的折射率在平鋪的白紙上垂直紙面插射率在平鋪的白紙上垂直紙面插大頭針大頭針P1、P2確定入射光線，并讓入確定入射光線，并讓入射光線過(guò)圓心射光線過(guò)圓心O，在玻璃磚，在玻璃磚(圖中實(shí)圖中實(shí)線部分線部分)另一側(cè)垂直紙面插大頭針另一側(cè)垂直紙面插大頭針P3，使使P3擋住擋住P1、P2的像，連接的像，連接OP3，圖中，圖中MN為分界面，虛線為分界面，虛線半圓與玻璃磚對(duì)稱，半圓與玻璃磚對(duì)稱，B、C分別是入射光

6、線、折射光線與圓分別是入射光線、折射光線與圓的交點(diǎn)，的交點(diǎn)，AB、CD均垂直于法線并分別交法線于均垂直于法線并分別交法線于A、D點(diǎn)點(diǎn)(1)設(shè)設(shè)AB的長(zhǎng)度為的長(zhǎng)度為l1，AO的長(zhǎng)度為的長(zhǎng)度為l2，CD的長(zhǎng)度為的長(zhǎng)度為l3，DO的長(zhǎng)度為的長(zhǎng)度為l4，為較方便地表示出玻璃磚的折射率，為較方便地表示出玻璃磚的折射率，需用刻度尺測(cè)量需用刻度尺測(cè)量_，則玻璃磚的折射率可表示，則玻璃磚的折射率可表示為為_(2)該同學(xué)在插大頭針該同學(xué)在插大頭針P3前不小心將玻璃磚以前不小心將玻璃磚以O(shè)為圓心為圓心順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)一小角度，由此測(cè)得玻璃磚的折射率將順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)一小角度，由此測(cè)得玻璃磚的折射率將_(選填選填“偏大偏大”、

7、“偏小偏小”或或“不變不變”)例例2(2011龍巖模擬龍巖模擬)小明同學(xué)設(shè)計(jì)小明同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用刻度尺測(cè)半圓形玻璃磚折射了一個(gè)用刻度尺測(cè)半圓形玻璃磚折射率的實(shí)驗(yàn)率的實(shí)驗(yàn)(如圖實(shí)如圖實(shí)146所示所示)，他進(jìn)，他進(jìn)行的主要步驟是：行的主要步驟是：A用刻度尺測(cè)玻璃磚的直徑用刻度尺測(cè)玻璃磚的直徑AB的大的大小小d.B先把白紙固定在木板上，將玻璃磚水平放置在白紙上，先把白紙固定在木板上，將玻璃磚水平放置在白紙上，用筆描出玻璃磚的邊界，將玻璃磚移走，標(biāo)出玻璃磚的用筆描出玻璃磚的邊界，將玻璃磚移走，標(biāo)出玻璃磚的圓心圓心O、直徑、直徑AB、AB的法線的法線OC.C將玻璃磚放回白紙的原處，長(zhǎng)直尺將玻璃磚放回白紙

8、的原處，長(zhǎng)直尺M(jìn)N緊靠緊靠A點(diǎn)并點(diǎn)并與直徑與直徑AB垂直放置垂直放置D調(diào)節(jié)激光器，使調(diào)節(jié)激光器，使PO光線從玻璃磚圓弧面沿半徑方光線從玻璃磚圓弧面沿半徑方向射向圓心向射向圓心O，并使長(zhǎng)直尺，并使長(zhǎng)直尺M(jìn)N的左右兩端均出現(xiàn)的左右兩端均出現(xiàn)亮點(diǎn)，記下左側(cè)亮點(diǎn)到亮點(diǎn)，記下左側(cè)亮點(diǎn)到A點(diǎn)距離點(diǎn)距離x1，右側(cè)亮點(diǎn)到，右側(cè)亮點(diǎn)到A點(diǎn)點(diǎn)的距離的距離x2.則則(1)小明利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算玻璃折射率的表達(dá)式小明利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算玻璃折射率的表達(dá)式n_.(2)關(guān)于上述實(shí)驗(yàn)以下說(shuō)法正確的是關(guān)于上述實(shí)驗(yàn)以下說(shuō)法正確的是_A在在BOC的范圍內(nèi)，改變?nèi)肷涔獾姆秶鷥?nèi)，改變?nèi)肷涔釶O的入射角，直尺的入射角，直尺M(jìn)N上可能只出現(xiàn)一

9、個(gè)亮點(diǎn)上可能只出現(xiàn)一個(gè)亮點(diǎn)B左側(cè)亮點(diǎn)到左側(cè)亮點(diǎn)到A點(diǎn)的距離點(diǎn)的距離x1一定小于右側(cè)亮點(diǎn)到一定小于右側(cè)亮點(diǎn)到A點(diǎn)的點(diǎn)的距離距離x2C左側(cè)亮點(diǎn)到左側(cè)亮點(diǎn)到A點(diǎn)的距離點(diǎn)的距離x1一定大于右側(cè)亮點(diǎn)到一定大于右側(cè)亮點(diǎn)到A點(diǎn)的點(diǎn)的距離距離x2D要使左側(cè)亮點(diǎn)到要使左側(cè)亮點(diǎn)到A點(diǎn)的距離點(diǎn)的距離x1增大，應(yīng)減小入射角增大，應(yīng)減小入射角(2)當(dāng)入射角大于等于臨界角時(shí)，發(fā)生全反射，則只有當(dāng)入射角大于等于臨界角時(shí)，發(fā)生全反射，則只有反射光線照射到反射光線照射到MN上，所以上，所以MN上可能只出現(xiàn)一個(gè)亮上可能只出現(xiàn)一個(gè)亮點(diǎn)，故點(diǎn)，故A項(xiàng)正確；由圖知，項(xiàng)正確；由圖知，角大于角大于角，所以左側(cè)亮點(diǎn)角，所以左側(cè)亮點(diǎn)到到A的距

10、離總是比右側(cè)亮點(diǎn)到的距離總是比右側(cè)亮點(diǎn)到A點(diǎn)的距離小，故點(diǎn)的距離小，故B正確，正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤；要想左側(cè)亮點(diǎn)到項(xiàng)錯(cuò)誤；要想左側(cè)亮點(diǎn)到A點(diǎn)的距離增大，必須減小點(diǎn)的距離增大，必須減小折射角，由折射率公式可知，要減小折射角，必須減小折射角，由折射率公式可知，要減小折射角，必須減小入射角，故入射角，故D項(xiàng)正確項(xiàng)正確1某同學(xué)做某同學(xué)做“測(cè)定玻璃的折射率測(cè)定玻璃的折射率”的實(shí)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，用他測(cè)得的多組入射角驗(yàn)時(shí)，用他測(cè)得的多組入射角i與折與折射角射角r作出作出sinisinr圖象如圖實(shí)圖象如圖實(shí)148所示，下列判斷中正確的是所示，下列判斷中正確的是 ()A他做實(shí)驗(yàn)時(shí)，研究的是光線從他做實(shí)驗(yàn)時(shí)，研究的是光線從

11、空氣射入玻璃時(shí)的折射現(xiàn)象空氣射入玻璃時(shí)的折射現(xiàn)象B玻璃的折射率為玻璃的折射率為0.67C玻璃的折射率為玻璃的折射率為1.5D玻璃的臨界角的正弦值為玻璃的臨界角的正弦值為0.67答案：答案：ACD2如圖實(shí)如圖實(shí)149所示，用插針?lè)y(cè)所示，用插針?lè)y(cè)定玻璃的折射率的實(shí)驗(yàn)中，以下定玻璃的折射率的實(shí)驗(yàn)中，以下各說(shuō)法中正確的是各說(shuō)法中正確的是 ()P1、P2及及P3、P4之間的距離適之間的距離適當(dāng)大些，可以提高準(zhǔn)確度當(dāng)大些，可以提高準(zhǔn)確度P1、P2及及P3、P4之間的距離取之間的距離取得小些，可以提高準(zhǔn)確度得小些，可以提高準(zhǔn)確度入射角入射角i適當(dāng)大些，可以提高準(zhǔn)確度適當(dāng)大些，可以提高準(zhǔn)確度入射角太大，入

12、射光線會(huì)在玻璃磚的內(nèi)表面發(fā)生入射角太大，入射光線會(huì)在玻璃磚的內(nèi)表面發(fā)生全反射，使實(shí)驗(yàn)無(wú)法進(jìn)行全反射，使實(shí)驗(yàn)無(wú)法進(jìn)行P1、P2的間距和入射角的大小均與實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度的間距和入射角的大小均與實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度無(wú)關(guān)無(wú)關(guān)ABC D解析：解析：因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中的入射光線和折射光線都是通過(guò)隔著因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中的入射光線和折射光線都是通過(guò)隔著玻璃磚觀察在一直線上后確定的，相互間的距離太小，玻璃磚觀察在一直線上后確定的，相互間的距離太小，容易出現(xiàn)偏差，正確錯(cuò)誤入射角適當(dāng)大些，相應(yīng)容易出現(xiàn)偏差，正確錯(cuò)誤入射角適當(dāng)大些，相應(yīng)的折射角也增大，折射現(xiàn)象較明顯，容易測(cè)量些，正的折射角也增大，折射現(xiàn)象較明顯，容易測(cè)量些，正確錯(cuò)誤由于光通過(guò)玻

13、璃磚時(shí)，各相關(guān)角度互相制約確錯(cuò)誤由于光通過(guò)玻璃磚時(shí)，各相關(guān)角度互相制約著，其出射角恒等于入射角，而對(duì)于入射的界面，光線著，其出射角恒等于入射角，而對(duì)于入射的界面，光線是從光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)，折射角必小于入射角，當(dāng)是從光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)，折射角必小于入射角，當(dāng)入射角趨于最大值入射角趨于最大值90時(shí)，折射角也趨于最大值時(shí)，折射角也趨于最大值rmax，而，而對(duì)于出射的界面，在玻璃磚內(nèi)的折射光線的入射角最大對(duì)于出射的界面，在玻璃磚內(nèi)的折射光線的入射角最大值也只能為值也只能為rmax，根據(jù)光路可逆原理，出射角最大值也，根據(jù)光路可逆原理，出射角最大值也趨于趨于90，即始終能透過(guò)玻璃磚看到入射光線，錯(cuò)，

14、即始終能透過(guò)玻璃磚看到入射光線，錯(cuò)答案：答案：A3某同學(xué)用插針?lè)y(cè)定玻璃磚的某同學(xué)用插針?lè)y(cè)定玻璃磚的折射率，他的實(shí)驗(yàn)方法和操作折射率，他的實(shí)驗(yàn)方法和操作步驟正確無(wú)誤但他處理實(shí)驗(yàn)步驟正確無(wú)誤但他處理實(shí)驗(yàn)記錄時(shí)發(fā)現(xiàn)玻璃磚的兩個(gè)界面記錄時(shí)發(fā)現(xiàn)玻璃磚的兩個(gè)界面aa與與bb不平行，如圖實(shí)不平行，如圖實(shí)1410所示則所示則 ()AAO與與OB兩條直線平行兩條直線平行BAO與與OB兩條直線不平行兩條直線不平行C測(cè)出的折射率偏大測(cè)出的折射率偏大D測(cè)出的折射率不受影響測(cè)出的折射率不受影響答案：答案：BD4某校開展研究性學(xué)習(xí)，某研究小某校開展研究性學(xué)習(xí)，某研究小組根據(jù)光學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)組根據(jù)光學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)了

15、一個(gè)測(cè)液體折射率的儀器如圖實(shí)液體折射率的儀器如圖實(shí)1411所示，在一個(gè)圓盤上，過(guò)其所示，在一個(gè)圓盤上，過(guò)其圓心圓心O作兩條相互垂直的直徑作兩條相互垂直的直徑BC、EF.在半徑在半徑OA上，垂直盤面插上上，垂直盤面插上兩枚大頭針兩枚大頭針P1、P2并保持位置不變每次測(cè)量時(shí)讓圓并保持位置不變每次測(cè)量時(shí)讓圓盤的下半部分豎直進(jìn)入液體中，而且總使得液面與直盤的下半部分豎直進(jìn)入液體中，而且總使得液面與直徑徑BC相平，相平，EF作為界面的法線，而后在圖中右上方作為界面的法線，而后在圖中右上方區(qū)域觀察區(qū)域觀察P1、P2，在圓周，在圓周EC部分插上部分插上P3，使，使P3擋住擋住P1、P2的像同學(xué)們通過(guò)計(jì)算，預(yù)

16、先在圓周的像同學(xué)們通過(guò)計(jì)算，預(yù)先在圓周EC部分刻好了折部分刻好了折射率的值，這樣只要根據(jù)射率的值，這樣只要根據(jù)P3所插的位置，就可以直接讀所插的位置，就可以直接讀出液體折射率的值出液體折射率的值(1)若若AOF30，OP3與與OC之間的夾角為之間的夾角為30，則，則P3處刻的折射率的值處刻的折射率的值_(2)圖中圖中P3、P4兩處，對(duì)應(yīng)折射率大的是兩處，對(duì)應(yīng)折射率大的是_(3)做做AO的延長(zhǎng)線交圓周于的延長(zhǎng)線交圓周于K，K處對(duì)應(yīng)的折射率為處對(duì)應(yīng)的折射率為_答案：答案：(1)1.73(2)P4(3)15(2011濟(jì)寧模擬濟(jì)寧模擬)用用“插針?lè)ú遽樂(lè)ā睖y(cè)定透明半圓柱玻璃磚的測(cè)定透明半圓柱玻璃磚的折

17、射率，折射率，O為玻璃截面的圓心，使入射光線跟玻璃磚的為玻璃截面的圓心，使入射光線跟玻璃磚的平面垂直，如圖實(shí)平面垂直，如圖實(shí)1412所示的四個(gè)圖中所示的四個(gè)圖中P1、P2、P3和和P4是四位同學(xué)實(shí)驗(yàn)插針的結(jié)果是四位同學(xué)實(shí)驗(yàn)插針的結(jié)果(1)在這四個(gè)圖中肯定把針插錯(cuò)了的是在這四個(gè)圖中肯定把針插錯(cuò)了的是_(2)在這四個(gè)圖中可以比較準(zhǔn)確地測(cè)出折射率的是在這四個(gè)圖中可以比較準(zhǔn)確地測(cè)出折射率的是_計(jì)算玻璃的折射率的公式是計(jì)算玻璃的折射率的公式是_6(2011溫州模擬溫州模擬)一塊玻璃磚有一塊玻璃磚有兩個(gè)相互平行的表面，其中一兩個(gè)相互平行的表面，其中一個(gè)表面是鍍銀的個(gè)表面是鍍銀的(光線不能通過(guò)光線不能通過(guò)此

18、表面此表面)現(xiàn)要測(cè)定此玻璃磚的現(xiàn)要測(cè)定此玻璃磚的折射率，給定的器材還有：白紙、鉛筆、大頭針折射率，給定的器材還有：白紙、鉛筆、大頭針4枚枚(P1、P2、P3、P4)、帶有刻度的直角三角板、量角器實(shí)驗(yàn)時(shí)，、帶有刻度的直角三角板、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)相互平行的先將玻璃磚放到白紙上，使上述兩個(gè)相互平行的表面與紙面垂直在紙面上畫出直線表面與紙面垂直在紙面上畫出直線aa和和bb，aa表示鍍表示鍍銀的玻璃表面，銀的玻璃表面，bb表示另一表面，如表示另一表面，如圖實(shí)圖實(shí)1413所示然后，在白紙上豎直插上兩枚大頭所示然后，在白紙上豎直插上兩枚大頭針針P1、P2(位置如圖位置如圖)用用P1、P2的連線表示入射光線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為了測(cè)量折射率，應(yīng)如何正確使用大頭針P3、P4?試在圖實(shí)試在圖實(shí)1413中標(biāo)出中標(biāo)出P3、P4的位置的位置(2)然后，移去玻璃磚與大頭針試在圖實(shí)然后，移去玻璃磚與大頭針試在圖實(shí)1413中通中通過(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與折與折射角射角2.簡(jiǎn)要寫出作圖步驟簡(jiǎn)要寫出作圖步驟(