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1、實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1515測定玻璃的折射率測定玻璃的折射率-2-一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.測定玻璃的折射率。2.學(xué)會(huì)用插針法確定光路。二、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理如圖所示,當(dāng)光線AO1以一定的入射角1穿過兩面平行的玻璃磚時(shí),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) ,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

2、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(shí)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(shí)的 ,并取

3、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(shí),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(

4、接近90),也不宜太小(接近0)。當(dāng)1太大時(shí),反射光較強(qiáng),出射光較弱;當(dāng)1太小時(shí),入射角、折射角測量的相對誤差較大。3.操作時(shí),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-考點(diǎn)一考點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)原理與操作實(shí)驗(yàn)原理與操作例1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(gè)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(shí)

5、,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(shí)擋住P1、P2的像解析關(guān)閉 答案解析解析關(guān)閉實(shí)驗(yàn)中,在插P3時(shí),應(yīng)同時(shí)擋住P1、P2的像;在插P4時(shí),應(yīng)同時(shí)擋住P3和P1、P2的像。選項(xiàng)C正確。 答案解析關(guān)閉C-11-考點(diǎn)一考點(diǎn)二例2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。-12-考點(diǎn)一考點(diǎn)二(1)在圖丙中畫出完整的光路圖。(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

6、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”)。 -13-考點(diǎn)一考點(diǎn)二解析：(1)如圖a所示。 -14-考點(diǎn)一考點(diǎn)二(3)光路圖如圖b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b中P3A,所以填A(yù)。答案： (1)見解析圖a(2)1.53(1.501.56均正確)(3)A -15-考點(diǎn)一考點(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3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

7、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。 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-16-考點(diǎn)一考點(diǎn)二例4在用插針法測定玻璃磚的折射率的實(shí)驗(yàn)中,甲、乙、丙三位同學(xué)在紙上畫出的界面aa、bb與玻璃磚位置的關(guān)系分別如圖、和所示,其中甲、丙兩同學(xué)用的是矩形玻璃磚,乙同學(xué)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。(1)甲同學(xué)測得的折射率與真實(shí)值相比(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。 (2)乙同學(xué)測得的折射率與真實(shí)值相比(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。 (3)丙同學(xué)測得的折射率與真實(shí)值相

8、比。 答案解析解析關(guān)閉(1)用圖測定折射率時(shí),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(shí),只要操作正確,與玻璃磚形狀無關(guān);(3)用圖測定折射率時(shí),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。 答案解析關(guān)閉(1)偏小(2)不變(3)可能偏大、可能偏小、可能不變-17-某校開展研究性學(xué)習(xí),某研究小組根據(jù)光學(xué)知識,設(shè)計(jì)了一個(gè)測液體折射率的儀器。如圖所示,在一個(gè)圓盤上,過其圓心O作兩條相互垂直的直徑BC、EF。在半徑OA上,垂直盤面插上兩枚大頭針P1、P2并保持位置不變。每次測量時(shí)讓圓盤的下半部分豎直進(jìn)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,在圓周EC部分插入P3,使P3擋住P1、P2的像。同學(xué)們通過計(jì)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,就可以直接讀出液體折射率的值。(1)若AOF=30,OP3與OC之間的夾角為30,則P3處刻的折射率的值為。 (2)圖中P3、P4兩處,對應(yīng)折射率大的是。 (3)作AO的延長線交圓周于K,K處對應(yīng)的折射率為。 -18-答案答案 (1)1.73(2)P4(3)1