实验《测量玻璃的折射率》.doc

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资源描述

1、- 1 -测量玻璃的折射率学习材料【教学目的】1测定一块玻璃砖的折射率;2验证光的折射定律。【实验器材】1 块矩形玻璃砖、刻度尺、量角器、1 张 8 开白纸、4 枚大头针、1 块木板、铅笔【实验原理】用两面平行的玻璃砖来测定玻璃的折射率。当光线斜入射进入两面平行的玻璃砖时,从玻璃砖射出的光线的传播方向是不变的,出射光线跟入射光线相比只有一定得侧移。只要我们找出跟某一入射光线对应的出射光线,就能求出在玻璃中对应的折射光线,从而求出折射角。再根据折射定律,就可以求出玻璃的折射率 n=sin /sin 。ir插针法确定光路的基本原理:当后两枚大头针与前两枚大头针在玻璃中的虚像处于同一视线上时,四枚大

2、头针处于同一光路上。【实验步骤】1、把白纸用图钉固定在木板上。2、在白纸上画一条直线 作为界面(如图所示),过 上一点 作垂直于a aO的直线 NN作为法线,过 点画一条入射光线 ,使入射角 适当大些。a OAi3、在 线上竖直地插两枚大头针 、 ,在白纸上放上被测玻璃砖,使玻璃AO1P2砖的一个面与 重合。a4、沿玻璃砖的另一侧面画一条直线 。b5、在玻璃砖的 一侧白纸上竖直地立一枚大头针 ,调整视线,同时移动 的b 3P3P位置,使 恰好能同时挡住 、 的像,把大头针 竖直插在此时位置。3P1P2- 2 -6、同样,在玻璃砖 一侧再竖直地插一枚大头针 ,使 能挡住 本身,同b 4P3P时也

3、挡住 、 的像。1P27、移去玻璃砖,拔去大头针,过 、 做一条直线 交 于 点,连接3P4BOb, 就是入射光线 在玻璃砖内的折射光线,折射角为 。OAOr8、用量角器量出入射角 和折射角 的大小。ir9、改变入射角 ,重复上面的步骤再做三、四次。i10、算出不同入射角时, =sin /sin 的值,求出几次实验中 的平均值就是玻ni n璃的折射率。 (或图像法求折射率:用 sin 表示纵坐标,用 sin 表示横坐标,则i r图线的斜率就是玻璃的折射率。 )注:遇到通过作图判断两个量的关系的方法(不是线性关系的,化成线性关系) ;【记录数据】数项值 次数 1 2 3入射角 i折射角 rsin

4、isinr=sin /sinni【注意事项】1、玻璃砖应选择宽度较大的(一般要求 5cm 以上),以减小确定光路方向时出现的误差,提高测量的准确度。2、操作时不要用手触摸玻璃砖的光滑光学面,更不能把玻璃砖界面当尺子画界线,以免损坏玻璃砖的光学表面。(先在白纸上画直线作为玻璃砖的界面,再画玻璃砖的另一界面时,对齐玻璃砖的另一长边,用大头针确定两点,并以此两点画直线 作为玻璃砖的另一界面。)b- 3 -3、大头针应垂直地插在纸上,同侧两针之间的距离要稍大些;4、入射角应在 范围内取值较好。入射角过小,折射角更小,测量相 3075对误差增大;入射角过大,导致反射光太强,折射光太弱,像不清楚,不易观察

5、,很难确定 、 的位置。3P45、为检验光路是否正确,可分别从两个侧面看对面的象是否在同一光路上。6、实验中,一旦玻璃砖宽度所定的界面 和a画好后,放置的玻璃砖就不要随便移动。如果b稍微上下平移了玻璃砖,则对测量结果没有影响,其光路图如图所示,如果玻璃砖稍微倾斜移动,则测得的折射率肯定发生变化。7、如果插针 、 的连线过分倾向玻璃砖右侧,且入1P2射角又大于某一数值,会出现隔着玻璃砖沿 、 方2P1向观察不到 、 两插针的情况,此时的光路图如图12所示,遇到这种情况,可将玻璃砖沿 界面向右平移a8、本实验不要求玻璃砖的两个界面保持平行。若界面不平行,仅会改变从玻璃砖内出射光线的方向,对入射界面

6、两侧的光路没有影响,照样能测得其折射率。【思考题】1、如果实验室未配备量角器,而是给了刻度尺和圆规,那么可以怎么测量?(将角度转换成长度比)2、如果玻璃砖不是梯形,而是半圆型、圆形或三角形,那么可以怎么测量?(只要能作出光路就可以)3、在本实验中的光路中你还发现了什么?(出射光与入射光平行)该如何解释这一现象?(光路可逆)- 4 -【巩固练习】1、在测定玻璃的折射率的实验中,对一块两面平行的玻璃砖,用“插针法”找出与入射光线对应的出射光线。现有甲、乙、丙、丁四位同学分别做出如图的四组插针结果。(1)从图上看,肯定把针插错了的同学是 乙 .(2)从图上看,测量结果准确度最高的同学是 丁 .2、 (06 江苏高考) 在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中,甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面 、 与玻璃砖位置的关系分别如图、和所示,其ab中甲、丙两同学用的是矩形玻璃砖,乙同学用的是梯形玻璃砖。他们的其他操作均正确,且均以 、 为界面画光路图。则甲同学测得的折射率与真实值相比 偏小 (填“偏大” 、 “偏小”或“不变” ) 。乙同学测得的折射率与真实值相比 不变 (填“偏大” 、 “偏小”或“不变” ) 。丙同学测得的折射率与真实值相比 可能偏大、可能偏小、可能不变 。

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