1、实验十三 测定玻璃的折射率,第十二章 光 电磁波 相对论,实验目的 1.测定玻璃的折射率. 2.学会用插针法确定光路.,实验原理,图1241,实验器材 玻璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器(或圆规)、三角板、铅笔.,实验步骤 1.把白纸用图钉钉在木板上.图1242,2.在白纸上画出一条直线aa作为界面,画一条线段AO作为入射光线,并过O点画出界面aa的法线NN(如图1242所示). 3.把长方形的玻璃砖放在白纸上,使它的一条边跟aa对齐,并画出玻璃砖的另一界面bb.,4.在AO线段上竖直地插上两枚大头针P1、P2. 5.在玻璃砖的bb一侧竖直地插上大头针P3,用眼睛观察调整视线,使P3能同
2、时挡住P1和P2的像. 6.同样地在玻璃砖的bb一侧再竖直地插上大头针P4,使P4能挡住P3本身和P1、P2的像.,7.记下P3、P4的位置,移去玻璃砖和大头针,过P3、P4引直线OB与bb交于O点,连接OO,OO就是玻璃砖内的折射光线的方向,入射角iAON,折射角rOON. 8.用量角器量出入射角i和折射角r的度数.,9.从三角函数表中查出入射角和折射角的正弦值,记入自己设计的表格里. 10.用上面的方法分别作出入射角是30、45、60时的折射角,查出入射角和折射角的正弦值,把这些数据也记在表格里.,数据处理,注意事项 1.实验时,应尽可能将大头针竖直插在白纸上,且P1和P2之间、P3和P4
3、之间、P2与O、P3与O之间距离要稍大一些. 2.入射角i不宜太大(接近90),也不宜太小(接近0).太大：反射光较强,出射光较弱;太小：入射角、折射角测量的相对误差较大.,3.操作时,手不能触摸玻璃砖的光洁光学面,更不能把玻璃砖界面当尺子画界线. 4.实验过程中,玻璃砖与白纸的相对位置不能改变. 5.玻璃砖应选用宽度较大的,宜在5 cm以上,若宽度太小,则测量误差较大.,误差分析 1.入射光线、出射光线确定的准确性造成误差,故入射侧、出射侧所插两枚大头针间距应大一些. 2.入射角和折射角的测量造成误差,故入射角应适当大些,以减小测量的相对误差.,题型1 基本实验原理、方法步骤的考查(2012
4、浙江杭州模拟)一块玻璃砖有两个相互平行的表面,其中一个表面是镀银的(光线不能通过此表面).现要测定此玻璃的折射率.给定的器材还有：,白纸、铅笔、大头针4枚(P1、P2、P3、P4)、带有刻度的直角三角板、量角器.实验时,先将玻璃砖放到白纸上,使上述两个相互平行的表面与纸面垂直.在纸上画出直线aa和bb,aa表示镀银的玻璃表面,bb表示另一表面,如图所示.然后,在白纸上竖直插上两枚大头针P1、P2(位置如图1245).,用P1、P2的连线表示入射光线.图1245 (1)为了测量折射率,应如何正确使用大头针P3、P4? 试在题图中标出P3、P4的位置.,(2)然后,移去玻璃砖与大头针.试在题图中通
5、过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角i与折射角r.简要写出作图步骤. (3)写出用i、r表示的折射率公式为n_.,【解析】 图1246 (1)在bb一侧观察P1、P2(经bb折射、aa反射,再经bb折射后)的像,在适当的位置插上P3,使得P3与P1、P2的像在一条直线上,即让P3挡住P1、P2的像;再插上P4,让它挡住P2(或P1)的像和P3.P3、P4的位置如图1246. (2)过P1、P2作直线与bb交于O; 过P3、P4作直线与bb交于O; 利用刻度尺找到OO的中点M; 过O点作bb的垂线CD,【答案】 见解析,【规律总结】 注重对实验基本原理、基本技能和方法的考查,一直是高考命题
6、的根本原则.因此,理解并熟练掌握实验的原理、方法,是学生做好实验和备考的重中之重.另外,在数据处理上,可将正弦之比转化为线段长度之比,使数据处理变得简单而准确.,题型2 实验数据处理和误差分析图1247 在利用插针法测定玻璃砖折射率的实验中：,(1)甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa和bb后,不小心碰了玻璃砖使它向aa方向平移了少许,如图1247所示.则他测出的折射率值将_(选填“偏大”、“偏小”或“不变”);,(2)乙同学在画界面时,不自觉地将两界面aa、bb间距画得比玻璃砖宽度大些,如图1248所示,则他测得折射率_(选填“偏大”、“偏小”或“不变”).图1248,【解析】 (1)如
7、图1249甲所示,甲同学利用插针法确定入射光线、折射光线后,测得的入射角和折射角都没有受到影响,因此测得的折射率将不变.图1249,(2)如图乙所示,乙同学利用插针法确定入射光线和折射光线后,测得的入射角不受影响,但测得的折射角比真实值偏大,因此测得的折射率偏小. 【答案】 (1)不变 (2)偏小,【规律总结】 折射率测得准确与否取决于所画光路所代表的传播方向是否准确,相应地所测入射角及折射角是否准确,分析问题时抓住了这个基本原则,也就找到了分析问题的正确途径.,题型3 创新实验学校开展研究性学习,某研究小组的同学根据所学的光学知识,设计了一个测量液体折射率的仪器,如图12410所示.在一圆盘
8、上,过其圆心O作两条互相垂直的直径BC、EF,在半径OA上,垂直盘面插下两枚大头针P1、P2并保持P1、P2位置不变,每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中,而且总使得液面与直径BC相平,EF作为界面的法线,而后在图中右上方区域观察P1、P2的像,并在圆周上插上大头针P3,使P3正好挡住P1、P2,同学们通过计算,预先在圆周EC部分刻好了折射率的值,这样只要根据P3所插的位置,就可直接读出液体折射率的值,则：图12410,(1)若AOF30,OP3与OC的夹角为30,则P3处所对应的折射率的值为_. (2)图中P3、P4两位置哪一处所对应的折射率值大？ 答：_. (3)作AO的延长线交圆周于K,求K处所对应的折射率值应为_.,(2)图中P4对应的入射角大于P3所对应的入射角,所以P4处对应的折射率大. (3)因A、O、K在一条直线上,入射角等于折射角,所以K处对应的折射率为1. 【答案】 (1)1.73 (2)P4 (3)1,本部分内容讲解结束,按ESC键退出全屏播放,
