實驗十四 測定玻璃的折射率

《實驗十四 測定玻璃的折射率》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《實驗十四 測定玻璃的折射率（9頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、實驗十四測定玻璃的折射率考綱解讀 1.學會用插針法確定光路.2.會用玻璃磚和光的折射定律測定玻璃的折射率基本實驗要求1實驗原理如實驗原理圖甲所示，當光線AO1以一定的入射角1穿過兩面平行的玻璃磚時，通過插針法找出跟入射光線AO1對應的出射光線O2B，從而求出折射光線O1O2和折射角2，再根據n或n算出玻璃的折射率2實驗器材木板、白紙、玻璃磚、大頭針、圖釘、量角器、三角板、鉛筆3實驗步驟(1)用圖釘把白紙固定在木板上(2)在白紙上畫一條直線aa，并取aa上的一點O為入射點，作過O點的法線NN.(3)畫出線段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

2、條長邊與直線aa對齊，并畫出另一條長邊的對齊線bb.(5)眼睛在bb的一側透過玻璃磚觀察兩個大頭針并調整視線方向，使P1的像被P2的像擋住，然后在眼睛這一側插上大頭針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OB及出射點O，連接O、O得線段OO.(7)用量角器測量入射角1和折射角2，并查出其正弦值sin 1和sin 2.(8)改變入射角，重復實驗，算出不同入射角時的，并取平均值規(guī)律方法總結1數(shù)據處理(1)計算法：用量角器測量入射角1和折射角2，并查出其正弦值sin 1和sin 2.算出不同入射

3、角時的，并取平均值(2)作sin 1sin 2圖象：改變不同的入射角1，測出不同的折射角2，作sin 1sin 2圖象，由n可知圖象應為直線，如實驗原理圖乙所示，其斜率為折射率(3)“單位圓”法確定sin 1、sin 2，計算折射率n.以入射點O為圓心，以一定的長度R為半徑畫圓，交入射光線OA于E點，交折射光線OO于E點，過E作NN的垂線EH，過E作NN的垂線EH.如實驗原理圖丙所示，sin 1，sin 2，OEOER，則n.只要用刻度尺量出EH、EH的長度就可以求出n.2注意事項(1)用手拿玻璃磚時，手只能接觸玻璃磚的毛面或棱，不能觸摸光潔的光學面，嚴禁把玻璃磚當尺子畫玻璃磚的另一邊bb.(

4、2)實驗過程中，玻璃磚在紙上的位置不可移動(3)大頭針應豎直地插在白紙上，且玻璃磚每兩枚大頭針P1與P2間、P3與P4間的距離應大一點，以減小確定光路方向時造成的誤差(4)實驗時入射角不宜過小，否則會使測量誤差過大，也不宜過大，否則在bb一側將看不到P1、P2的像考點一實驗原理與操作例1(2012江蘇12B(2)“測定玻璃的折射率”實驗中，在玻璃磚的一側豎直插兩個大頭針A、B，在另一側再豎直插兩個大頭針C、D.在插入第四個大頭針D時，要使它_圖1是在白紙上留下的實驗痕跡，其中直線a、a是描在紙上的玻璃磚的兩個邊根據該圖可算得玻璃的折射率n_.(計算結果保留兩位有效數(shù)字)圖1解析確定出射光線時應

5、使D擋住C和A、B的像，作圖如圖所示，以O為圓心，OO為半徑作圓交AB于E點，過E作a的平行線交法線于F，根據n得n，測量EF和OP長度得n1.8(1.61.9均正確，方法亦有多種)答案擋住C及A、B的像1.8(1.61.9都算對)變式題組1實驗操作某同學用半圓形玻璃磚測定玻璃的折射率(如圖2所示)實驗的主要過程如下：圖2A把白紙用圖釘釘在木板上，在白紙上作出直角坐標系xOy，在白紙上畫一條線段AO表示入射光線B把半圓形玻璃磚M放在白紙上，使其底邊aa與Ox軸重合C用一束平行于紙面的激光從y0區(qū)域沿y軸負方向射向玻璃磚，并沿x軸方向調整玻璃磚的位置，使這束激光從玻璃磚底面射出后，仍沿y軸負方向

6、傳播D在AO線段上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2.E在坐標系y0的區(qū)域內豎直地插上大頭針P3，并使得從P3一側向玻璃磚方向看去，P3能同時擋住P1和P2的像F移開玻璃磚，連接O、P3，用圓規(guī)以O點為圓心畫一個圓(如圖中虛線所示)，此圓與AO線交點為B，與OP3線的交點為C.確定出B點到x軸、y軸的距離分別為x1、y1，C點到x軸、y軸的距離分別為x2、y2.(1)若實驗中該同學沒有將玻璃磚的底邊aa與Ox軸重合，而是向y0方向側移了一些，這將導致所測的玻璃折射率與其真實值相比_(選填“偏大”“不變”或“偏小”)(2)若實驗中該同學在y0的區(qū)域內，從任何角度都無法透過玻璃磚看到P1、P2，為能透

7、過玻璃磚看到P1、P2，應采取的措施是： _答案見解析解析(1)折射率n，玻璃磚的底邊aa與Ox軸未重合而向y0方向側移了一些，導致測量的x2偏大，x1偏小，所以玻璃的折射率的測量值與真實值相比偏大；(2)在y0的區(qū)域內，從任何角度都無法透過玻璃磚看到P1、P2，說明光線AO在界面aa上發(fā)生了全反射應該減小光線AO的入射角2實驗操作某同學用大頭針、三角板、量角器等器材測半圓形玻璃磚的折射率開始時玻璃磚的位置如圖3中實線所示，使大頭針P1、P2與圓心O在同一直線上，該直線垂直于玻璃磚的直徑邊，然后使玻璃磚繞圓心O緩慢轉動，同時在玻璃磚直徑邊一側觀察P1、P2的像，且P2的像擋住P1的像如此觀察，

8、當玻璃磚轉到圖中虛線位置時，上述現(xiàn)象恰好消失此時只需測量出_，即可計算出玻璃磚的折射率請用你的測量量表示出折射率_圖3答案玻璃磚直徑邊繞O點轉過的角度n解析由題意可知，當玻璃磚轉過某一角度時，剛好發(fā)生全反射，在直徑邊一側觀察不到P1、P2的像，作出如圖所示的光路圖可知，當轉過角度時有n.考點二數(shù)據處理與誤差分析例2在“測定玻璃的折射率”實驗中，某同學經正確操作插好了4枚大頭針，如圖4所示圖4(1)在圖5中畫出完整的光路圖：圖5(2)對你畫出的光路圖進行測量和計算，求得該玻璃磚的折射率n_(保留3位有效數(shù)字)(3)為了觀測光在玻璃磚不同表面的折射現(xiàn)象，某同學做了兩次實驗，經正確操作插好了8枚大頭

9、針，如圖6所示圖中P1和P2是同一入射光線上的2枚大頭針，其對應出射光線上的2枚大頭針是P3和_(填“A”或“B”)圖6解析(1)分別連接玻璃磚兩側的大頭針所在的點并延長，與玻璃磚邊分別相交，標出傳播方向，然后連接玻璃磚邊界的兩交點，即為光線在玻璃磚中的傳播路徑光路圖如圖所示(2)設方格紙上小正方形的邊長為1，光線的入射角為1，折射角為2，則sin 10.798，sin 20.521，所以該玻璃磚的折射率n1.53.(3)由題圖可知，光線P1P2入射到玻璃磚上時，相當于光線射到了一個三棱鏡上，因此出射光線將向底邊偏折，所以出射光線過P3和A.答案(1)見解析圖(2)1.53(說明：0.03范圍

10、內都可)(3)A變式題組3誤差分析在用插針法測定玻璃磚的折射率的實驗中，甲、乙、丙三位同學在紙上畫出的界面aa、bb與玻璃磚位置的關系分別如圖7、和所示，其中甲、丙兩同學用的是矩形玻璃磚，乙同學用的是梯形玻璃磚他們的其他操作均正確，且均以aa、bb為界面畫光路圖圖7(1)甲同學測得的折射率與真實值相比_(填“偏大”“偏小”或“不變”)(2)乙同學測得的折射率與真實值相比_(填“偏大”“偏小”或“不變”)(3)丙同學測得的折射率與真實值相比_答案(1)偏小(2)不變(3)可能偏大、可能偏小、可能不變解析(1)用圖測定折射率時，玻璃中折射光線偏折大了，所以折射角增大，折射率變?。?2)用圖測定折射

11、率時，只要操作正確，與玻璃磚形狀無關；(3)用圖測定折射率時，無法確定折射光線偏折的大小，所以測得的折射率可能偏大、可能偏小、可能不變4數(shù)據處理和誤差分析某同學利用“插針法”測定玻璃的折射率，所用的玻璃磚兩面平行正確操作后，作出的光路圖及測出的相關角度如圖8所示圖8(1)此玻璃的折射率計算式為n_(用圖中的1、2表示)；(2)如果有幾塊寬度大小不同的平行玻璃磚可供選擇，為了減小誤差，應選用寬度_(填“大”或“小”)的玻璃磚來測量答案(1)(2)大解析(1)據題意可知入射角為901，折射角為902，則玻璃的折射率為n.(2)玻璃磚越寬，光線在玻璃磚內的傳播方向越容易確定，測量結果越準確故應選用寬

12、度大的玻璃磚來測量考點三實驗拓展與創(chuàng)新例3學校開展研究性學習，某研究小組的同學根據所學的光學知識，設計了一個測量液體折射率的儀器，如圖9所示在一圓盤上，過其圓心O作兩條互相垂直的直徑BC、EF，在半徑OA上，垂直盤面插下兩枚大頭針P1、P2，并保持P1、P2位置不變，每次測量時讓圓盤的下半部分豎直進入液體中，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，同學們通過計算，預先在圓周EC部分刻好了折射率的值，這樣只要根據P3所插的位置，就可直接讀出液體折射率的值，則：圖9(1)若AOF30，OP3與

13、OC的夾角為30，則P3處所對應的折射率的值為_(2)圖中P3、P4兩位置哪一處所對應的折射率的值大？答：_.(3)作AO的延長線交圓周于K，K處所對應的折射率值應為_解析(1)根據折射定律n，題中160，2AOF30，所以n.(2)題圖中P4對應的入射角大于P3所對應的入射角，所以P4對應的折射率的值大(3)因A、O、K在一條直線上，入射角等于折射角，所以K處對應的折射率的值應為1.答案(1)(2)P4處對應的折射率的值大(3)1變式題組5實驗創(chuàng)新如圖10所示，一個學生用廣口瓶和刻度尺測定水的折射率，請?zhí)顚懴率鰧嶒灢襟E中的空白圖10(1)用_測出廣口瓶瓶口內徑d.(2)在瓶內裝滿水(3)將刻

14、度尺沿瓶口邊緣_插入水中(4)沿廣口瓶邊緣向水中刻度尺正面看去，若恰能看到刻度尺的0刻度(即圖中A點)，同時看到水面上B點刻度的像B恰與A點的像相重合(5)若水面恰與直尺的C點相平，讀出_和_的長度(6)由題中所給條件，可以計算水的折射率n_.答案(1)刻度尺(3)豎直(5)ACAB(6) 解析由光路圖知：sin 1，sin 2，根據折射定律n .6實驗創(chuàng)新如圖11所示，置于空氣中的一不透明容器內盛滿某種透明液體，容器底部靠近器壁處有一豎直放置的6 cm長的線光源靠近線光源一側的液面上蓋有一遮光板，另一側有一水平放置的與液面等高的望遠鏡，用來觀察線光源開始時通過望遠鏡不能看到線光源的任何一部分將線光源沿容器底向望遠鏡一側水平移至某處時，通過望遠鏡剛好可以看到線光源底端，再將線光源沿同一方向移動8 cm，剛好可以看到其頂端此液體的折射率n_. 圖11答案1.25解析若線光源底端在A點時，通過望遠鏡剛好可以看到線光源底端，設過O點作液面的法線OO1，則AOO1其中為光從液體到空氣發(fā)生全反射的臨界角，由折射定律有sin 同理，若線光源頂端在B1點時，通過望遠鏡剛好可以看到線光源頂端，則B1OO1.設此時線光源底端位于B點由圖中幾何關系可得sin 聯(lián)立式得n由題給條件可知AB8 cm，BB16 cm代入式得n1.25