物理第十五章 光學(xué) 電磁波 實(shí)驗(yàn)15 測定玻璃的折射率 新人教版

實(shí)驗(yàn)15測定玻璃的折射率-2-一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏y定玻璃的折射率。二、實(shí)驗(yàn)原理如圖所示,通過插針法找出跟入射光線AO1對應(yīng)的出射光線O2B,從而找出折射光線O1O2和折射角2,再根據(jù)n= 求出玻璃的折射率。-3-三、實(shí)驗(yàn)器材木板、白紙、玻璃磚、大頭針、圖釘、量角器、刻度尺、鉛筆。四、實(shí)驗(yàn)步驟1.如圖所示,把白紙鋪在木板上。-4-2.在白紙上畫一直線aa作為界面,過aa上的一點(diǎn)O畫出界面的法線NN,并畫一條線段AO作為入射光線。3.把長方形玻璃磚放在白紙上,并使其長邊與aa重合,再用刻度尺畫出玻璃磚的另一邊bb。4.在線段AO上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2。5.從玻璃磚bb一側(cè)透過玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像,調(diào)整視線的方向直到P1的像被P2的像擋住。再在bb一側(cè)插上兩枚大頭針P3、P4,使P3能擋住P1、P2的像,P4能擋住P3本身及P1、P2的像。6.移去玻璃磚,在拔掉P1、P2、P3、P4的同時分別記下它們的位置,過P3、P4作直線OB交bb于O。連接O、O,OO就是玻璃磚內(nèi)折射光線的方向。AON為入射角,OON為折射角。7.改變?nèi)肷浣?重復(fù)實(shí)驗(yàn)。-5-五、數(shù)據(jù)處理1.計(jì)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。算出不同入射角時的 ,并取平均值。2.作sin 1-sin 2圖象改變不同的入射角1,測出不同的折射角2,作sin 1-sin 2圖象,由n= 可知圖象應(yīng)為直線,如圖所示,其斜率為折射率。-6-3.輔助線段法利用刻度尺作輔助線,測出輔助線的長度大小,求玻璃的折射率。-7-4.單位圓法 -8-六、誤差分析1.入射光線、出射光線確定的準(zhǔn)確性造成誤差,故在入射側(cè)和出射側(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量造成誤差。入射角應(yīng)適當(dāng)大些,可以減小測量的相對誤差。-9-七、注意事項(xiàng)1.實(shí)驗(yàn)時,應(yīng)盡可能將大頭針豎直插在紙上,且P1和P2之間、P3和P4之間、P2與O、P3與O之間距離要稍大一些。2.入射角1不宜太大(接近90),也不宜太小(接近0)。當(dāng)1太大時,反射光較強(qiáng),出射光較弱;當(dāng)1太小時,入射角、折射角測量的相對誤差較大。3.操作時,手不能觸摸玻璃磚的光潔光學(xué)面,更不能把玻璃磚界面當(dāng)作尺子畫界線。4.實(shí)驗(yàn)過程中,玻璃磚與白紙的相對位置不能改變。5.玻璃磚應(yīng)選用寬度較大的,宜在5 cm以上,若寬度太小,則測量誤差較大。-10-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)原理與操作實(shí)驗(yàn)原理與操作例1(2017福建龍巖月考)在測定玻璃的折射率實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)經(jīng)正確操作插好了4枚大頭針,如圖甲所示。-11-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二(1)在圖丙中畫出完整的光路圖。丙(2)對你畫出的光路圖進(jìn)行測量和計(jì)算,求得該玻璃磚的折射率n=(保留三位有效數(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(xué)做了兩次實(shí)驗(yàn),經(jīng)正確操作插好了8枚大頭針,如圖乙所示。圖中P1和P2是同一入射光線上的2枚大頭針,其對應(yīng)出射光線上的2枚大頭針是P3和(選填“A”或“B”)。 -12-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二答案:(1)見解析圖(2)1.53(1.501.56均正確)(3)A解析:(1)如下圖所示。-13-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二(3)光路圖如下圖所示,光線經(jīng)兩邊沿相互平行的玻璃磚,出射光線平行于入射光線,即MNP4B。P1P2光線從棱鏡右邊側(cè)面射出向底邊偏折,如圖中P3A,所以填A(yù)。-14-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理與誤差分析數(shù)據(jù)處理與誤差分析例2(2016四川卷)某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)測定半圓形玻璃磚的折射率n。如圖甲所示,O是圓心,MN是法線,AO、BO分別表示某次測量時光線在空氣和玻璃磚中的傳播路徑。該同學(xué)測得多組入射角i和折射角r,作出sin i-sin r圖象如圖乙所示。則()A.光由A經(jīng)O到B,n=1.5B.光由B經(jīng)O到A,n=1.5C.光由A經(jīng)O到B,n=0.67D.光由B經(jīng)O到A,n=0.67 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-15-1.(2017浙江模擬)在測定玻璃的折射率的實(shí)驗(yàn)中,在白紙上放好玻璃磚,aa和bb分別是玻璃磚與空氣的兩個界面,如圖所示。在玻璃磚的一側(cè)插上兩枚大頭針P1和P2,用“”表示大頭針的位置,然后在另一側(cè)透過玻璃磚觀察,并依次插上大頭針P3和P4。在插P3和P4時,應(yīng)使(選填選項(xiàng)前的字母)。 A.P3只擋住P1的像B.P4只擋住P2的像C.P3同時擋住P1、P2的像 答案解析解析關(guān)閉實(shí)驗(yàn)中,在插P3時,應(yīng)同時擋住P1、P2的像;在插P4時,應(yīng)同時擋住P3和P1、P2的像。選項(xiàng)C正確。 答案解析關(guān)閉C-16-2.(2017北京東城區(qū)期末)某同學(xué)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(guān)角度如圖所示。(1)此玻璃的折射率計(jì)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(yīng)選用寬度(選填“大”或“小”)的玻璃磚來測量。 -17-解析:(1)光線由空氣射入玻璃的入射角i=90-1,折射角=90-2, 磚對光線的影響可知,玻璃磚寬度越大,側(cè)移量越大,折射角的測量誤差越小。-18-3.某同學(xué)測量玻璃磚的折射率,準(zhǔn)備了下列器材:激光筆、刻度尺、一面鍍有反射膜的平行玻璃磚。如圖所示,刻度尺與玻璃磚平行放置,激光筆發(fā)出的一束激光從刻度尺上的O點(diǎn)射向玻璃磚表面,在刻度尺上觀察到A、B兩個光點(diǎn),讀出OA間的距離為20.00 cm,AB間的距離為6.00 cm,測得圖中刻度尺到玻璃磚上表面距離d1=10.00 cm,玻璃磚厚度d2=4.00 cm。則玻璃的折射率n=,光在玻璃中傳播速度v= m/s(光在真空中傳播速度c=3.0108 m/s,結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。 -19-答案:1.22.5108解析:作出光路圖如圖所示,根據(jù)幾何關(guān)系可得入射角i=45,折射