《高考物理月刊专版 专题11 光学综合 测定玻璃的折射率课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理月刊专版 专题11 光学综合 测定玻璃的折射率课件（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、一、实验目的一、实验目的1测定玻璃的折射率测定玻璃的折射率2学会用插针法确定光路学会用插针法确定光路二、实验原理二、实验原理如图实如图实11所示，当光线所示，当光线AO1以一定的入射角以一定的入射角1穿过两面平穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线入射光线AO1对应的出射光线对应的出射光线O2B，从而求出折射光线从而求出折射光线O1O2和折射角和折射角2，再根据再根据n或或n算出玻璃的折射率算出玻璃的折射率图实图实11三、实验器材三、实验器材玻璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器玻璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器(或圆规或圆规)、三角板、铅笔三角
2、板、铅笔四、实验步骤四、实验步骤1.如图实如图实12所示，所示，把白纸铺在木板上把白纸铺在木板上2在白纸上画一直线在白纸上画一直线aa作为界面，过作为界面，过aa上的上的一点一点O画出界面的法线画出界面的法线NN，并画一条线段并画一条线段AO作为入射光线作为入射光线图实图实123把长方形玻璃砖放在白纸上，并使其长边与把长方形玻璃砖放在白纸上，并使其长边与aa重合，再重合，再用直尺画出玻璃砖的另一边用直尺画出玻璃砖的另一边bb.4在线段在线段AO上竖直地插上两枚大头针上竖直地插上两枚大头针P1、P2.5从玻璃砖从玻璃砖bb一侧透过玻璃砖观察大头针一侧透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调的像，调
3、整视线的方向直到整视线的方向直到P1的像被的像被P2的像挡住再在的像挡住再在bb一侧插一侧插上两枚大头针上两枚大头针P3、P4，使，使P3能挡住能挡住P1、P2的像，的像，P4能挡住能挡住P3本身及本身及P1、P2的像的像6移去玻璃砖，在拔掉移去玻璃砖，在拔掉P1、P2、P3、P4的同时分别记下它们的同时分别记下它们的位置，过的位置，过P3、P4作直线作直线OB交交bb于于O.连接连接O、O， OO就是玻璃砖内折射光线的方向就是玻璃砖内折射光线的方向 AON为入射角，为入射角， OON为折射角为折射角7改变入射角，重复实验改变入射角，重复实验五、数据处理五、数据处理1计算法：用量角器测量入射角
4、计算法：用量角器测量入射角1和折射角和折射角2，并查出其，并查出其正弦值正弦值sin1和和sin2.算出不同入射角时的算出不同入射角时的并取平均值并取平均值2作作sin1sin2图象：改变不同的图象：改变不同的入射角入射角1，测出不同的折射角，测出不同的折射角2，作作sinsin2图象，由图象，由n可知可知图象应为直线，如图实图象应为直线，如图实13所示，所示，其斜率为折射率其斜率为折射率图实图实133“单位圆法单位圆法”确定确定sin1、sin2，计算折射率计算折射率n.以入射点以入射点O为圆心，以一定长度为圆心，以一定长度 R为半径画圆，交入射光线为半径画圆，交入射光线OA于于E点，点，交
5、折射光线交折射光线OO于于E点，过点，过E作作NN的垂线的垂线EH，过，过E作作NN的垂线的垂线EH.如图实如图实104所示，所示，sin1sin2OEOER，则，则n只要用刻度尺测出只要用刻度尺测出EH、EH的长度就可以求出的长度就可以求出n.图实图实14六、注意事项六、注意事项1实验时，应尽可能将大头针竖直插在纸上，且实验时，应尽可能将大头针竖直插在纸上，且P1和和P2之间、之间、 P3和和P4之间、之间、P2与与O、P3与与O之间距离要稍大一些之间距离要稍大一些2入射角入射角1不宜太大不宜太大(接近接近90)，也不宜太小，也不宜太小(接近接近0)太大：反射光较强，出射光较弱；太小：入射角
6、、折射角太大：反射光较强，出射光较弱；太小：入射角、折射角测量的相对误差较大测量的相对误差较大3操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁光学面，更不能把操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁光学面，更不能把玻璃砖界面当尺子画界线玻璃砖界面当尺子画界线4实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变5玻璃砖应选用宽度较大的，宜在玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5cm以上，若宽度太小，以上，若宽度太小，则测量误差较大则测量误差较大七、误差分析七、误差分析1入射光线、出射光线确定的准确性造成误差，故入射侧、入射光线、出射光线确定的准确性造成误差，故入射侧、出射侧所插两枚大头针间距应大
7、一些出射侧所插两枚大头针间距应大一些2入射角和折射角的测量造成误差，故入射角应适当大些，入射角和折射角的测量造成误差，故入射角应适当大些，以减小测量的相对误差以减小测量的相对误差八、实验改进八、实验改进本实验可用半圆形玻璃砖代替长方形玻璃砖，做法如下：本实验可用半圆形玻璃砖代替长方形玻璃砖，做法如下：在平铺的白纸上垂直纸面插在平铺的白纸上垂直纸面插大头针大头针P1、P2，确定入射光线，并，确定入射光线，并让入射光线过圆心让入射光线过圆心O，在玻璃砖另，在玻璃砖另一侧垂直纸面插大头针一侧垂直纸面插大头针P3，使，使P3挡挡住住P1、P2的像，连接的像，连接OP3，作光路图，作光路图如图实如图实1
8、5所示则折射率所示则折射率n图实图实15如图实如图实16所示，所示，用插针法测定玻璃折射率的实验中，用插针法测定玻璃折射率的实验中，以下各说法中正确的是以下各说法中正确的是()AP1、P2及及P3、P4之间的距离之间的距离适当大些，可以提高准确度适当大些，可以提高准确度BP1、P2及及P3、P4之间的距离取之间的距离取得小些，可以提高准确度得小些，可以提高准确度图实图实16C入射角入射角1适当大些可以提高准确度适当大些可以提高准确度D入射角太大，折射光线会在玻璃砖的内表面发生全入射角太大，折射光线会在玻璃砖的内表面发生全反射，使实验无法进行反射，使实验无法进行EP1、P2的间距，入射角的大小均
9、与实验的准确度无关的间距，入射角的大小均与实验的准确度无关解题指导解题指导因为实验中的入射光线和折射光线都是因为实验中的入射光线和折射光线都是通过隔着玻璃砖观察成一直线后确定的，大头针相互间的距离通过隔着玻璃砖观察成一直线后确定的，大头针相互间的距离太小，容易出现偏差，太小，容易出现偏差，A正确、正确、B错误；错误；入射角适当大些，相应的折射角也增大，折射现象较明入射角适当大些，相应的折射角也增大，折射现象较明显，容易测量些，显，容易测量些，C正确、正确、E错误；错误；由于光通过玻璃砖时，各相关角度是互相制约着的，由于光通过玻璃砖时，各相关角度是互相制约着的，其出其出射角恒等于入射角，而对于入
10、射角的界面，光线是从射角恒等于入射角，而对于入射角的界面，光线是从光疏介质射入光密介质，折射角必小于入射角，当入射角趋光疏介质射入光密介质，折射角必小于入射角，当入射角趋于最大值于最大值90，折射角也趋于最大值，折射角也趋于最大值C，而对于出射的界面，而对于出射的界面，在玻璃砖内的折射光线的入射角最大值也只能为在玻璃砖内的折射光线的入射角最大值也只能为C，根据光，根据光路可逆原理，出射角最大也趋于路可逆原理，出射角最大也趋于90，即始终能透过玻璃砖，即始终能透过玻璃砖看到入射光线，看到入射光线，D错错答案答案AC学校开展研究性学习，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，某研究
11、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，设计了一个测量液体折射率的仪器，如图实如图实17所示在一圆盘上，过其所示在一圆盘上，过其圆心圆心O作两条互相垂直的直径作两条互相垂直的直径BC、EF，图实图实17在半径在半径OA上，垂直盘面插下两枚大头针上，垂直盘面插下两枚大头针P1、P2，并保持，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，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而且总使得液面与直径BC相平，相平，EF作为界面的法线，而后在作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察图中右上方区域观察P1、P2的像，并在圆周上插
12、上大头针的像，并在圆周上插上大头针P3，使使P3正好挡住正好挡住P1、P2的像同学们通过计算，预先在圆周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，这样只要根据部分刻好了折射率的值，这样只要根据P3所插的位置，就可所插的位置，就可直接读出液体折射率的值，则：直接读出液体折射率的值，则： (1)若若 AOF30，OP3与与OC的夹角为的夹角为30，则，则P3处所对应的折处所对应的折射率的值为射率的值为_(2)图中图中P3、P4两位置，两位置，_处所对应的折射率值大处所对应的折射率值大 (3)作作AO的延长线交圆周于的延长线交圆周于K，K处所对应的折射率值应为处所对应的折射率值应为_ 解题指导解题指导本题考查利用插针法测定液体的折射率本题考查利用插针法测定液体的折射率和对折射率的理解和对折射率的理解(1)根据折射定律根据折射定律n题中题中160，2 AOF30，所以，所以n1.73.(2)图中图中P4对应的入射角大于对应的入射角大于P3所对应的入射角，所以所对应的入射角，所以P4对应的折射率大对应的折射率大(3)因因A、O、K在一条直线上，入射角等于折射角，所在一条直线上，入射角等于折射角，所以以K处对应的折射率为处对应的折射率为1.答案答案(1)1.73(2)P4(3)1
