實驗14測定玻璃的折射率-2-一、實驗?zāi)康臏y定玻璃的折射率。二、實驗原理如圖所示,abcd為兩面平行的玻璃磚,光線的入射角為1,折射角為2,根據(jù)可以計算出玻璃的折射率。三、實驗器材木板、白紙、玻璃磚、大頭針、圖釘、量角器、三角板、鉛筆。-3-四、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,使其中一個長邊與直線aa對齊,并畫出玻璃磚的另一個邊bb。5.通過玻璃磚觀察并調(diào)整視線方向,使P1的像被P2的像擋住,然后在觀察的一側(cè)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,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=OON。7.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。8.改變?nèi)肷浣?,重復(fù)實驗步驟,列表記錄相關(guān)測量數(shù)據(jù)。-4-5-六、注意事項1.玻璃磚應(yīng)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1575之間。4.玻璃磚的折射面要畫準(zhǔn),不能用玻璃磚界面代替刻度尺畫界線。5.實驗過程中,玻璃磚和白紙的相對位置不能改變。-6-考點一考點二實驗原理與操作實驗原理與操作例1某同學(xué)在測定一厚度均勻的圓形玻璃磚的折射率時,先在白紙上畫一與圓形玻璃同半徑的圓,圓心為O,將圓形玻璃平放在白紙上,使其邊界與所畫的圓重合,在玻璃一側(cè)插兩枚大頭針P1和P2,在另一側(cè)再先后插兩枚大頭針P3、P4,使從另一側(cè)觀察時,大頭針P3、P4和P1、P2的像恰在一直線上,移去圓形玻璃和大頭針后,得到如圖,根據(jù)圖示可測出玻璃的折射率。(1)結(jié)合作圖寫出此后的實驗步驟;(2)根據(jù)你圖中的標(biāo)注,寫出計算玻璃折射率的公式。-7-考點一考點二解題探究:如何確定兩次折射的法線?怎樣確定折射光線?如何求圓形玻璃磚的折射率?提示:連接P1P2交圓于A點,連接OA,則OA所在的直線即為第一次折射的法線;連接P3P4交圓于B點,連接OB,則OB所在的直線即為第二次折射的法線。提示:連接AB即為折射光線。-8-考點一考點二-9-考點一考點二-10-考點一考點二-11-考點一考點二-12-考點一考點二數(shù)據(jù)處理和誤差分析數(shù)據(jù)處理和誤差分析例2在“測定玻璃的折射率”實驗中,某同學(xué)經(jīng)正確操作插好了4枚大頭針,如圖1所示。(1)在圖2中畫出完整的光路圖。答案:見解析圖 -13-考點一考點二(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=1.53(說明:1.530.03范圍內(nèi)都可)(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)做了兩次實驗,經(jīng)正確操作插好了8枚大頭針,如圖3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A(選填“A”或“B”)。 -14-考點一考點二解析:(1)分別連接玻璃磚兩側(cè)的大頭針?biāo)诘狞c并延長,與玻璃磚邊分別相交,標(biāo)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。-15-考點一考點二(3)由題圖可知,光線P1P2入射到玻璃磚上時,相當(dāng)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。-16-12341.(2015北京理綜,21(1)“測定玻璃的折射率”的實驗中,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C(選填選項前的字母)。A.P3只擋住P1的像B.P4只擋住P2的像C.P3同時擋住P1、P2的像解析:在“測定玻璃磚折射率”實驗中,插針時應(yīng)使P3同時擋住P1、P2的像,P4同時擋住P1、P2、P3的像,故選C。 -17-12342.某同學(xué)用半圓形玻璃磚測定玻璃的折射率(如圖所示)。實驗的主要過程如下:A.把白紙用圖釘釘在木板上,在白紙上作出直角坐標(biāo)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(diào)整玻璃磚的位置,使這束激光從玻璃磚底面射出后,仍沿y軸負方向傳播。D.在AO線段上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2。E.在坐標(biāo)系y0方向側(cè)移了一些,這將導(dǎo)致所測的玻璃折射率與其真實值相比偏大(選填“偏大”“不變”或“偏小”)。(2)若實驗中該同學(xué)在y0方向側(cè)移了一些,導(dǎo)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(nèi),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(yīng)該減小光線AO的入射角。-20-12343.某同學(xué)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(dāng)玻璃磚轉(zhuǎn)到圖中虛線位置時,上述現(xiàn)象恰好消失。此時只需測量出玻璃磚直徑邊繞O點轉(zhuǎn)過的角度,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_。 -21-1234-22-12344.學(xué)校開展研究性學(xué)習(xí),某研究小組的同學(xué)根據(jù)所學(xué)的光學(xué)知識,設(shè)計了一個測量液體折射率的儀器,如圖所示。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(xué)們通過計算,預(yù)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:-23-1234(1)若AOF=30,OP3與OC的夾角為30,則P3處所對應(yīng)的折射率的值為_。(2)圖中P3、P4兩位置哪一處所對應(yīng)的折射率的值大?答:P4處對應(yīng)的折射率的值大。(3)作AO的延長線交圓周于K,K處所對應(yīng)的折射率值應(yīng)為1。 -24-1234