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1、《測量玻璃的折射率》學(xué)習(xí)材料
【教學(xué)目的】
1.測定一塊玻璃磚的折射率;
2.驗(yàn)證光的折射定律。
【實(shí)驗(yàn)器材】
1塊矩形玻璃磚、刻度尺、量角器、1張8開白紙、4枚大頭針、1塊木板、鉛筆
【實(shí)驗(yàn)原理】
用兩面平行的玻璃磚來測定玻璃的折射率。當(dāng)光線斜入射進(jìn)入兩面平行的玻璃磚時(shí),從玻璃磚射出的光線的傳播方向是不變的,出射光線跟入射光線相比只有一定得側(cè)移。只要我們找出跟某一入射光線對應(yīng)的出射光線,就能求出在玻璃中對應(yīng)的折射光線,從而求出折射角。再根據(jù)折射定律,就可以求出玻璃的折射率n=sin/sin。
插針法確定光路的基本原理:當(dāng)后兩枚大頭針與前兩枚大頭針在玻璃中的虛像處于同一視線
2、上時(shí),四枚大頭針處于同一光路上。
【實(shí)驗(yàn)步驟】
1、把白紙用圖釘固定在木板上。
2、在白紙上畫一條直線作為界面(如圖所示),過上一點(diǎn)作垂直于的直線NN′作為法線,過點(diǎn)畫一條入射光線,使入射角適當(dāng)大些。
3、在線上豎直地插兩枚大頭針、,在白紙上放上被測玻璃磚,使玻璃磚的一個(gè)面與重合。
4、沿玻璃磚的另一側(cè)面畫一條直線。
5、在玻璃磚的一側(cè)白紙上豎直地立一枚大頭針,調(diào)整視線,同時(shí)移動(dòng)的位置,使恰好能同時(shí)擋住、的像,把大頭針豎直插在此時(shí)位置。
6、同樣,在玻璃磚一側(cè)再豎直地插一枚大頭針,使能擋住本身,同時(shí)也擋住、的像。
7、移去玻璃磚,拔去大頭針,過、做一條直線交于點(diǎn),連接,就是入射
3、光線在玻璃磚內(nèi)的折射光線,折射角為。
8、用量角器量出入射角和折射角的大小。
9、改變?nèi)肷浣牵貜?fù)上面的步驟再做三、四次。
10、算出不同入射角時(shí),=sin/sin的值,求出幾次實(shí)驗(yàn)中的平均值就是玻璃的折射率。(或圖像法求折射率:用sin表示縱坐標(biāo),用sin表示橫坐標(biāo),則圖線的斜率就是玻璃的折射率。)
注:遇到通過作圖判斷兩個(gè)量的關(guān)系的方法(不是線性關(guān)系的,化成線性關(guān)系);
【記錄數(shù)據(jù)】
數(shù)項(xiàng)值 次數(shù)
1
2
3
入射角
折射角
sin
sin
=sin/sin
【注意事項(xiàng)】
1、玻璃磚應(yīng)選擇
4、寬度較大的(一般要求5cm以上),以減小確定光路方向時(shí)出現(xiàn)的誤差,提高測量的準(zhǔn)確度。
2、操作時(shí)不要用手觸摸玻璃磚的光滑光學(xué)面,更不能把玻璃磚界面當(dāng)尺子畫界線,以免損壞玻璃磚的光學(xué)表面。(先在白紙上畫直線作為玻璃磚的界面,再畫玻璃磚的另一界面時(shí),對齊玻璃磚的另一長邊,用大頭針確定兩點(diǎn),并以此兩點(diǎn)畫直線作為玻璃磚的另一界面。)
3、大頭針應(yīng)垂直地插在紙上,同側(cè)兩針之間的距離要稍大些;
4、入射角應(yīng)在范圍內(nèi)取值較好。入射角過小,折射角更小,測量相對誤差增大;入射角過大,導(dǎo)致反射光太強(qiáng),折射光太弱,像不清楚,不易觀察,很難確定、的位置。
5、為檢驗(yàn)光路是否正確,可分別從兩個(gè)側(cè)面看對面的象是
5、否在同一光路上。
6、實(shí)驗(yàn)中,一旦玻璃磚寬度所定的界面和畫好后,放置的玻璃磚就不要隨便移動(dòng)。如果稍微上下平移了玻璃磚,則對測量結(jié)果沒有影響,其光路圖如圖所示,如果玻璃磚稍微傾斜移動(dòng),則測得的折射率肯定發(fā)生變化。
7、如果插針、的連線過分傾向玻璃磚右側(cè),且入射角又大于某一數(shù)值,會(huì)出現(xiàn)隔著玻璃磚沿、方向觀察不到、兩插針的情況,此時(shí)的光路圖如圖所示,遇到這種情況,可將玻璃磚沿界面向右平移
8、本實(shí)驗(yàn)不要求玻璃磚的兩個(gè)界面保持平行。若界面不平行,僅會(huì)改變從玻璃磚內(nèi)出射光線的方向,對入射界面兩側(cè)的光路沒有影響,照樣能測得其折射率。
【思考題】
1、如果實(shí)驗(yàn)室未配備量角器,而是給了刻度尺和圓規(guī),
6、那么可以怎么測量?
(將角度轉(zhuǎn)換成長度比)
2、如果玻璃磚不是梯形,而是半圓型、圓形或三角形,那么可以怎么測量?
(只要能作出光路就可以)
3、在本實(shí)驗(yàn)中的光路中你還發(fā)現(xiàn)了什么?(出射光與入射光平行)該如何解釋這一現(xiàn)象?(光路可逆)
【鞏固練習(xí)】
1、在測定玻璃的折射率的實(shí)驗(yàn)中,對一塊兩面平行的玻璃磚,用“插針法”找出與入射光線對應(yīng)的出射光線?,F(xiàn)有甲、乙、丙、丁四位同學(xué)分別做出如圖的四組插針結(jié)果。(1)從圖上看,肯定把針插錯(cuò)了的同學(xué)是 乙 .(2)從圖上看,測量結(jié)果準(zhǔn)確度最高的同學(xué)是 丁 .
2、(06江蘇高考) 在用插針法測定玻璃磚折射率的實(shí)驗(yàn)中,甲、乙、丙三位同學(xué)在紙上畫出的界面、與玻璃磚位置的關(guān)系分別如圖①、②和③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、為界面畫光路圖。則甲同學(xué)測得的折射率與真實(shí)值相比 偏小 (填“偏大”、“偏小”或“不變”)。乙同學(xué)測得的折射率與真實(shí)值相比 不變 (填“偏大”、“偏小”或“不變”)。丙同學(xué)測得的折射率與真實(shí)值相比 可能偏大、可能偏小、可能不變 。