測量玻璃磚的折射率.doc

一、實驗?zāi)康臏y定玻璃的折射率二、實驗原理如圖13117所示，當(dāng)光線AO以一定入射角穿過兩面平行的玻璃磚時，通過插針法找出跟入射光線AO對應(yīng)的出射光線OB，從而確定了玻璃磚中的折射光線OO，量出入射角1和折射角2，根據(jù)n算出玻璃的折射率三、實驗器材玻璃磚、白紙、木板、大頭針?biāo)拿?、圖釘四枚、量角器、三角板(或直尺)、鉛筆四、實驗步驟1用圖釘把白紙固定在木板上2在白紙上畫一條直線aa代表兩種介質(zhì)的界面，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把長方形的玻璃磚放在白紙上，使它的一個長邊跟aa對齊，并畫出玻璃磚的另一長邊bb.4在AO線段上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2.5在玻璃磚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P1、P2的像及P3本身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，連結(jié)O、O，OO就是玻璃磚內(nèi)折射光線的方向,AON為入射角1，OON為折射角2.7用量角器量出入射角1和折射角2的度數(shù)，查出它們的正弦值，并把這些數(shù)據(jù)填入記錄表格里8用上述方法分別求出入射角是15、30、45、60、75時的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，記入表格里9算出不同入射角時的值，比較一下，看它們是否接近于一個常數(shù)，求出幾次實驗時測得數(shù)據(jù)的平均值，就是玻璃的折射率一、數(shù)據(jù)處理的其他方法1在找到入射光線和折射光線以后，以入射點O為圓心，以任意長為半徑畫圓，分別與AO交于C點，與OO(或OO的延長線)交于D點，過C、D兩點分別向NN作垂線，交NN于C、D，用直尺量出CC和DD的長，如圖13118所示由于sin1，sin2.而CODO，所以折射率：n1.重復(fù)以上實驗，求得各次折射率的計算值，然后求其平均值即為玻璃磚折射率的測量值2根據(jù)折射定律可得n，因此有sin2sin1.在多次改變?nèi)肷浣?、測量相對應(yīng)的入射角和折射角并計算它們的正弦值的基礎(chǔ)上，以sin1值為橫坐標(biāo)、以sin2值為縱坐標(biāo)，建立直角坐標(biāo)系，如圖13119所示描數(shù)據(jù)點，過數(shù)據(jù)點連線得一條過原點的直線，求解圖線斜率，設(shè)斜率為k，則k，故玻璃磚折射率n.二、注意事項1實驗中，玻璃磚在紙上的位置不可移動2用手拿玻璃磚時,手只能接觸玻璃的毛面或棱，不能觸摸光潔的光學(xué)面，嚴(yán)禁把玻璃磚當(dāng)尺子畫玻璃磚的另一邊bb.3大頭針應(yīng)豎直地插在白紙上，且玻璃磚每一側(cè)的兩枚大頭針P1與P2間、P3與P4間的距離應(yīng)大一些，以減小確定光路方向時造成的誤差4實驗時，入射角1不宜過小，否則會增大測量角度的誤差；入射角也不宜過大，因入射角太大時，折射光線太弱5為減小實驗誤差，要改變?nèi)肷浣?，重?fù)實驗,所以應(yīng)將每次實驗所得的插孔進行編號,以免造成混亂6玻璃磚應(yīng)選用寬度較大的，宜在5 cm以上，若寬度太小，則測量誤差較大練習(xí)1.用三棱鏡做測定玻璃折射率的實驗，先在白紙上放好三棱鏡，在棱鏡的一側(cè)插上兩枚大頭針P1和P2，然后在棱鏡的另一側(cè)觀察，調(diào)整視線使P1的像被P2擋住接著在眼睛所在的一側(cè)插兩枚大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P3和P1、P2的像，在紙上標(biāo)出大頭針位置和三棱鏡輪廓，如圖13120所示(1)在本題的圖上畫出所需的光路(2)為了測出棱鏡玻璃的折射率，需要測量的量是_，在圖上標(biāo)出它們且標(biāo)出傳播方向(3)計算折射率的公式是n_.【精講精析】(1)如圖13121，過P1、P2作直線交AB于O，過P3、P4作直線交AC于O，連結(jié)OO就是光在棱鏡中的光路圖(標(biāo)上箭頭)(2)如圖13121，還需測量入射角1、折射角2.(3)由折射定律得n.【方法總結(jié)】用插針法測玻璃的折射率不受玻璃磚兩側(cè)面是否平行的限制，只要通過插針法能作出光線的入、出射方向和相應(yīng)界面，最后作出內(nèi)部的折射光線，即可根據(jù)折射定律求出玻璃的折射率練習(xí)2.如圖13122所示，某同學(xué)用插針法測定一半圓形玻璃磚的折射率在平鋪的白紙上垂直紙面插大頭針P1、P2確定入射光線，并讓入射光線過圓心O，在玻璃磚(圖中實線部分)另一側(cè)垂直紙面插大頭針P3，使P3擋住P1、P2的像，連結(jié)OP3.圖中MN為分界面，虛線半圓與玻璃磚對稱，B、C分別是入射光線、折射光線與圓的交點，AB、CD均垂直于法線并分別交法線于A、D點(1)設(shè)AB的長度為l1，AO的長度為l2，CD的長度為l3，DO的長度為l4，為較方便地表示出玻璃磚的折射率，需用刻度尺測量_，則玻璃磚的折射率可表示為n_.(2)該同學(xué)在插大頭針P3前不小心將玻璃磚以O(shè)為圓心順時針轉(zhuǎn)過一小角度，由此測得玻璃磚的折射率將_(選填“偏小”、“偏大”或“不變”)【精講