測(cè)量玻璃磚的折射率.doc

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)定玻璃的折射率二、實(shí)驗(yàn)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(shí)，通過插針法找出跟入射光線AO對(duì)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(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(zhǎng)方形的玻璃磚放在白紙上，使它的一個(gè)長(zhǎng)邊跟aa對(duì)齊，并畫出玻璃磚的另一長(zhǎng)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?。辉僭赽b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(shí)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(shí)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(shí)的值，比較一下，看它們是否接近于一個(gè)常數(shù)，求出幾次實(shí)驗(yàn)時(shí)測(cè)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(diǎn)O為圓心，以任意長(zhǎng)為半徑畫圓，分別與AO交于C點(diǎn)，與OO(或OO的延長(zhǎng)線)交于D點(diǎn)，過C、D兩點(diǎn)分別向NN作垂線，交NN于C、D，用直尺量出CC和DD的長(zhǎng)，如圖13118所示由于sin1，sin2.而CODO，所以折射率：n1.重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)，求得各次折射率的計(jì)算值，然后求其平均值即為玻璃磚折射率的測(cè)量值2根據(jù)折射定律可得n，因此有sin2sin1.在多次改變?nèi)肷浣恰y(cè)量相對(duì)應(yīng)的入射角和折射角并計(jì)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(diǎn)，過數(shù)據(jù)點(diǎn)連線得一條過原點(diǎn)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(xiàng)1實(shí)驗(yàn)中，玻璃磚在紙上的位置不可移動(dòng)2用手拿玻璃磚時(shí),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(shí)造成的誤差4實(shí)驗(yàn)時(shí)，入射角1不宜過小，否則會(huì)增大測(cè)量角度的誤差；入射角也不宜過大，因入射角太大時(shí)，折射光線太弱5為減小實(shí)驗(yàn)誤差，要改變?nèi)肷浣?，重?fù)實(shí)驗(yàn),所以應(yīng)將每次實(shí)驗(yàn)所得的插孔進(jìn)行編號(hào),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(cè)量誤差較大練習(xí)1.用三棱鏡做測(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)，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(cè)出棱鏡玻璃的折射率，需要測(cè)量的量是_，在圖上標(biāo)出它們且標(biāo)出傳播方向(3)計(jì)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(cè)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(cè)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(cè)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(shí)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(duì)稱，B、C分別是入射光線、折射光線與圓的交點(diǎn)，AB、CD均垂直于法線并分別交法線于A、D點(diǎn)(1)設(shè)AB的長(zhǎng)度為l1，AO的長(zhǎng)度為l2，CD的長(zhǎng)度為l3，DO的長(zhǎng)度為l4，為較方便地表示出玻璃磚的折射率，需用刻度尺測(cè)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(shí)針轉(zhuǎn)過一小角度，由此測(cè)得玻璃磚的折射率將_(選填“偏小”、“偏大”或“不變”)【精講