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實驗十五 測定玻璃的折射率 1 實驗原理用插針法找出與入射光線AO對應的出射光線O B 確定出O 點 畫出折射光線OO 然后測量出角 1和 2 代入公 式n 計算玻璃的折射率 2 實驗過程 1 鋪白紙 畫線 如圖S15 1所示 將白紙用圖釘按在平木板上 先在白紙上畫出一條直線aa 作為界面 過aa 上的一點O畫出界面的法線MN 并畫一條線段AO作為入射光線 圖S15 1 把玻璃磚平放在白紙上 使它的長邊跟aa 對齊 畫出玻 璃磚的另一條長邊bb 2 插針與測量 在線段AO上豎直地插上兩枚大頭針P1 P2 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擋住 再在觀察的這一側(cè)依次插兩枚大頭針P3 P4 使P3擋住P1 P2的像 P4擋住P1 P2及P3的像 記下P3 P4的位置 移去玻璃磚 連接P3 P4并延長交bb 于O 連接OO 即為折射光線 入射角 1 AOM 折射角 2 O ON 用量角器測出入射角和折射角 查出它們的正弦值 將數(shù)據(jù)填入表格中 改變?nèi)肷浣?1 重復實驗步驟 列表記錄相關(guān)測量數(shù)據(jù) 3 數(shù)據(jù)處理 圖S15 2 平均值 直線 圖S15 3 4 注意事項 1 玻璃磚應選用厚度 寬度較大的 2 大頭針要插得豎直 且間隔要大些 3 入射角不宜過大或過小 一般在15 75 之間 4 玻璃磚的折射面要畫準 不能用玻璃磚界面代替直尺畫 界線 5 實驗過程中 玻璃磚和白紙的相對位置不能改變 考點1 數(shù)據(jù)處理 典題1 在 測定玻璃的折射率 實驗中 某同學經(jīng)正確操作插好了4枚大頭針 如圖S15 4甲所示 甲 丙 乙圖S15 4 1 在圖丙中畫出完整的光路圖 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 計算結(jié)果保留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(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 其對應出射光線上的2枚大頭針是P3和 填 A 或 B 解析 1 如圖D58甲所示 甲 乙 圖D58 2 折射率n sinisinr sini與sinr可利用圖中的方格進行粗 略的計算 或是利用直尺測量計算 3 光路圖如圖乙所示 光線MN經(jīng)兩邊相互平行的玻璃磚 出射光線平行于入射光線 即MN P4B P1P2光線從棱鏡右邊側(cè)面射出向底邊偏折 如圖乙中P3A 答案 1 如圖D58甲所示 2 1 53 1 50 1 56均正確 3 A 考點2 誤差分析 典題2 在 用插針法測定玻璃磚折射率 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(guān)系分別如圖S15 5 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S15 5 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 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 折射率變小 2 用圖 測定折射率時 只要操作正確 與玻璃磚形狀無關(guān) 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 答案 1 偏小 2 不變 3 可能偏大 可能偏小 可能不變 考向1 實驗操作的創(chuàng)新 根據(jù)全反射的條件 使入射光從透明介質(zhì)向空氣傳播 調(diào)節(jié)入射角的大小 使其恰好發(fā)生全反射 這時的入射角就是臨界角 根據(jù)臨界角公式求出折射率的大小 典題3 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S15 6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(zhuǎn)動 同時在玻璃磚直徑邊一側(cè)觀察P1 P2的像 且P2的像擋住P1的像 如此觀察 當玻璃磚轉(zhuǎn)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 的測量值表示出折射率 圖S15 6 解析 由題意可知 當玻璃磚轉(zhuǎn)過某一角度 時 剛好發(fā)生全反射 在直徑邊一側(cè)觀察不到P1 P2的像 作出如圖D59所1 sin 圖D59 答案 玻璃磚直徑邊繞O點轉(zhuǎn)過的角度 n 1sin 示的光路圖可知 當轉(zhuǎn)過角度 時有n 考向2 數(shù)據(jù)處理的創(chuàng)新 使入射光線的入射角一定 根據(jù)不同位置折射角的大小 由折射率的定義式算出折射率的大小 典題4 學校開展研究性學習 某研究小組的同學根據(jù)所學的光學知識 設計了一個測量液體折射率的儀器 如圖S15 7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(jù)P3所插的位置 就可直接讀出液體折射率的值 則 圖S15 7 1 若 AOF 30 OP3與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 處所對應的折射率值大 3 作AO的延長線交圓周于K K處所對應的折射率值應 為 2 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處對應的折射率為1 答案 1 1 73 2 P4 3 1