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1、实验14测定玻璃的折射率-2-一、实验目的测定玻璃的折射率。二、实验原理如图所示,abcd为两面平行的玻璃砖,光线的入射角为1,折射角为2,根据可以计算出玻璃的折射率。三、实验器材木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、三角板、铅笔。-3-四、实验步骤1.用图钉把白纸固定在木板上。2.在白纸上画一条直线aa,并取aa上的一点O为入射点,作过O的法线NN。3.画出线段AO作为入射光线,并在AO上插上P1、P2两根大头针。4.在白纸上放上玻璃砖,使其中一个长边与直线aa对齐,并画出玻璃砖的另一个边bb。5.通过玻璃砖观察并调整视线方向,使P1的像被P2的像挡住,然后在观察的一侧插上大头针P3,使
2、P3挡住P1、P2的像,再插上P4,使P4挡住P3和P1、P2的像。6.移去玻璃砖,连接P3、P4并延长交bb于O,连接OO即为折射光线,入射角1=AOM,折射角2=OON。7.用量角器测出入射角和折射角,查出它们的正弦值,将数据填入表格中。8.改变入射角1,重复实验步骤,列表记录相关测量数据。-4-5-六、注意事项1.玻璃砖应选用厚度、宽度较大的。2.大头针要插得竖直,且间隔要大些。3.入射角不宜过大或过小,一般在1575之间。4.玻璃砖的折射面要画准,不能用玻璃砖界面代替刻度尺画界线。5.实验过程中,玻璃砖和白纸的相对位置不能改变。-6-考点一考点二实验原理与操作实验原理与操作例1某同学在
3、测定一厚度均匀的圆形玻璃砖的折射率时,先在白纸上画一与圆形玻璃同半径的圆,圆心为O,将圆形玻璃平放在白纸上,使其边界与所画的圆重合,在玻璃一侧插两枚大头针P1和P2,在另一侧再先后插两枚大头针P3、P4,使从另一侧观察时,大头针P3、P4和P1、P2的像恰在一直线上,移去圆形玻璃和大头针后,得到如图,根据图示可测出玻璃的折射率。(1)结合作图写出此后的实验步骤;(2)根据你图中的标注,写出计算玻璃折射率的公式。-7-考点一考点二解题探究:如何确定两次折射的法线?怎样确定折射光线?如何求圆形玻璃砖的折射率?提示:连接P1P2交圆于A点,连接OA,则OA所在的直线即为第一次折射的法线;连接P3P4
4、交圆于B点,连接OB,则OB所在的直线即为第二次折射的法线。提示:连接AB即为折射光线。-8-考点一考点二-9-考点一考点二-10-考点一考点二-11-考点一考点二-12-考点一考点二数据处理和误差分析数据处理和误差分析例2在“测定玻璃的折射率”实验中,某同学经正确操作插好了4枚大头针,如图1所示。(1)在图2中画出完整的光路图。答案:见解析图 -13-考点一考点二(2)对你画出的光路图进行测量和计算,求得该玻璃砖的折射率n=1.53(说明:1.530.03范围内都可)(保留三位有效数字)。(3)为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象,某同学做了两次实验,经正确操作插好了8枚大头针,如图3所示。
5、图中P1和P2是同一入射光线上的2枚大头针,其对应出射光线上的2枚大头针是P3和A(选填“A”或“B”)。-14-考点一考点二解析:(1)分别连接玻璃砖两侧的大头针所在的点并延长,与玻璃砖边分别相交,标出传播方向,然后连接玻璃砖边界的两交点,即为光线在玻璃砖中的传播路径。光路图如图所示。-15-考点一考点二(3)由题图可知,光线P1P2入射到玻璃砖上时,相当于光线射到了一个三棱镜上,因此出射光线将向底边偏折,所以出射光线过P3和A。-16-12341.(2015北京理综,21(1)“测定玻璃的折射率”的实验中,在白纸上放好玻璃砖,aa和bb分别是玻璃砖与空气的两个界面,如图所示。在玻璃砖的一侧
6、插上两枚大头针P1和P2,用“+”表示大头针的位置,然后在另一侧透过玻璃砖观察,并依次插上大头针P3和P4,在插P3和P4时,应使C(选填选项前的字母)。A.P3只挡住P1的像B.P4只挡住P2的像C.P3同时挡住P1、P2的像解析:在“测定玻璃砖折射率”实验中,插针时应使P3同时挡住P1、P2的像,P4同时挡住P1、P2、P3的像,故选C。-17-12342.某同学用半圆形玻璃砖测定玻璃的折射率(如图所示)。实验的主要过程如下:A.把白纸用图钉钉在木板上,在白纸上作出直角坐标系xOy,在白纸上画一条线段AO表示入射光线。B.把半圆形玻璃砖M放在白纸上,使其底边aa与Ox轴重合。C.用一束平行
7、于纸面的激光从y0区域沿y轴负方向射向玻璃砖,并沿x轴方向调整玻璃砖的位置,使这束激光从玻璃砖底面射出后,仍沿y轴负方向传播。D.在AO线段上竖直地插上两枚大头针P1、P2。E.在坐标系y0方向侧移了一些,这将导致所测的玻璃折射率与其真实值相比偏大(选填“偏大”“不变”或“偏小”)。(2)若实验中该同学在y0方向侧移了一些,导致测量的x2偏大,x1偏小,所以玻璃的折射率的测量值与真实值相比偏大;(2)在y0的区域内,从任何角度都无法透过玻璃砖看到P1、P2,说明光线AO在界面aa上发生了全反射。应该减小光线AO的入射角。-20-12343.某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折
8、射率。开始时玻璃砖的位置如图中实线所示,使大头针P1、P2与圆心O在同一直线上,该直线垂直于玻璃砖的直径边,然后使玻璃砖绕圆心O缓慢转动,同时在玻璃砖直径边一侧观察P1、P2的像,且P2的像挡住P1的像。如此观察,当玻璃砖转到图中虚线位置时,上述现象恰好消失。此时只需测量出玻璃砖直径边绕O点转过的角度,即可计算出玻璃砖的折射率。请用你的测量量表示出折射率_。-21-1234-22-12344.学校开展研究性学习,某研究小组的同学根据所学的光学知识,设计了一个测量液体折射率的仪器,如图所示。在一圆盘上,过其圆心O作两条互相垂直的直径BC、EF,在半径OA上,垂直盘面插下两枚大头针P1、P2,并保持P1、P2位置不变,每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中,而且总使得液面与直径BC相平,EF作为界面的法线,而后在图中右上方区域观察P1、P2的像,并在圆周上插上大头针P3,使P3正好挡住P1、P2的像,同学们通过计算,预先在圆周EC部分刻好了折射率的值,这样只要根据P3所插的位置,就可直接读出液体折射率的值,则:-23-1234(1)若AOF=30,OP3与OC的夹角为30,则P3处所对应的折射率的值为_。(2)图中P3、P4两位置哪一处所对应的折射率的值大?答:P4处对应的折射率的值大。(3)作AO的延长线交圆周于K,K处所对应的折射率值应为1。-24-1234
