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1、實驗15測定玻璃的折射率-2-一、實驗目的測定玻璃的折射率。二、實驗原理如圖所示,通過插針法找出跟入射光線AO1對應的出射光線O2B,從而找出折射光線O1O2和折射角2,再根據n= 求出玻璃的折射率。-3-三、實驗器材木板、白紙、玻璃磚、大頭針、圖釘、量角器、刻度尺、鉛筆。四、實驗步驟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一側透過玻璃磚觀察大頭針P
2、1、P2的像,調整視線的方向直到P1的像被P2的像擋住。再在bb一側插上兩枚大頭針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就是玻璃磚內折射光線的方向。AON為入射角,OON為折射角。7.改變入射角,重復實驗。-5-五、數據處理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
3、n= 可知圖象應為直線,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、出射光線確定的準確性造成誤差,故在入射側和出射側所插兩枚大頭針的間距應大一些。2.入射角和折射角的測量造成誤差。入射角應適當大些,可以減小測量的相對誤差。-9-七、注意事項1.實驗時,應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1太大時,反射光較強,出射光較弱;當1太小時,入射角、折射角測量的相對誤差較
4、大。3.操作時,手不能觸摸玻璃磚的光潔光學面,更不能把玻璃磚界面當作尺子畫界線。4.實驗過程中,玻璃磚與白紙的相對位置不能改變。5.玻璃磚應選用寬度較大的,宜在5 cm以上,若寬度太小,則測量誤差較大。-10-命題點一命題點二實驗原理與操作實驗原理與操作例1(2017福建龍巖月考)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,如圖甲所示。-11-命題點一命題點二(1)在圖丙中畫出完整的光路圖。丙(2)對你畫出的光路圖進行測量和計算,求得該玻璃磚的折射率n=(保留三位有效數字)。 (3)為了觀測光在玻璃磚不同表面的折射現象,某同學做了兩次實驗,經正確操作插好了8枚大頭針,如圖乙所示
5、。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(選填“A”或“B”)。 -12-命題點一命題點二答案:(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-命題點一命題點二(3)光路圖如下圖所示,光線經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光線從棱鏡右邊側面射出向底邊偏折,如圖中P3A,所以填A。-14-命題點一命題點二數據處理與誤差分析數據處理與誤差分析例2(2016四川卷)某同學通過實驗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
6、氣和玻璃磚中的傳播路徑。該同學測得多組入射角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O到B,n=1.5B.光由B經O到A,n=1.5C.光由A經O到B,n=0.67D.光由B經O到A,n=0.67 答案解析解析關閉 答案解析關閉-15-1.(2017浙江模擬)在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,應使(選填選項前的字母)。 A.P3只擋住P1的像B.P4只擋住P2的
7、像C.P3同時擋住P1、P2的像 答案解析解析關閉實驗中,在插P3時,應同時擋住P1、P2的像;在插P4時,應同時擋住P3和P1、P2的像。選項C正確。 答案解析關閉C-16-2.(2017北京東城區(qū)期末)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所示。(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(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
8、大,側移量越大,折射角的測量誤差越小。-18-3.某同學測量玻璃磚的折射率,準備了下列器材: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點射向玻璃磚表面,在刻度尺上觀察到A、B兩個光點,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,結果保留兩位有效數字)。 -19-答案:1.22.5108解析:作出光路圖如圖所示,根據幾何關系可得入射角i=45,折射
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