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1、測(cè)定玻璃的折射率測(cè)定玻璃的折射率1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1) 通過(guò)實(shí)驗(yàn),掌握光線以一定入射角穿過(guò)平行玻璃板的光路規(guī)律.(2) 學(xué)會(huì)對(duì)光線在空氣中的入射角, 在玻璃中的折射角的確定和量度, 并根據(jù)折射定律計(jì)算出玻璃的折射率 .2. 實(shí)驗(yàn)原理 : 當(dāng)光線以一定的入射角穿過(guò)一塊兩面平行的玻璃磚時(shí),傳播方向不變,但是出射方向與入射方向相比有一定的側(cè)移,由圖3-178 可知,只要能找出跟入射光線相對(duì)應(yīng)的出射光線o b,就能畫(huà)出折射光線oo,量出入射ao角和折射角 ,根據(jù)折射定律n=就可以算出玻璃的折射率了 .3. 實(shí)驗(yàn)器材 : 木板、白紙、玻璃磚、大頭針、圖釘、量角器、三角板、鉛筆4. 實(shí)驗(yàn)步驟(1) 把白紙用

2、圖釘釘在木板上 .(2) 沿玻璃磚的一個(gè)面畫(huà)一條直線aa作為界面 ( 如圖3-178 所示 ) 過(guò) aa上一點(diǎn) o作垂直于 aa的直線 nn作為法線,過(guò) o點(diǎn)畫(huà)一條入射光線ao,使入射角 i 適當(dāng)大些 .(3) 在 ao線上豎直地插兩枚大頭針 p1、 p2,在白紙上放上被測(cè)玻璃磚,使玻璃磚的一個(gè)面與 aa重合 .(4) 沿玻璃磚的另一側(cè)面畫(huà)一條直線bb .(5) 在玻璃磚的 bb一側(cè)白紙上豎直地立一枚大頭針,用眼睛觀察調(diào)整視線,同時(shí)移動(dòng)大頭針 p3 的位置,使 p3 恰好能同時(shí)擋住玻璃磚 aa一側(cè)所插的大頭針 p1、 p2 的像,把此時(shí)大頭針 p3 的位置固定,插好 .(6)同樣地,在玻璃磚

3、bb一側(cè)再豎直地插一枚大頭針p ,使 p 能擋住p 本身,同時(shí)443也擋住 p1、 p2 的像 .(7)記下3、 4 的位置,移去玻璃磚,拔去大頭針,過(guò)3、 4 連一條直線p pppbo交 bb于 o點(diǎn),連接oo, oo就是入射光線ao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 i 和折射角 的大小 .(9)改變?nèi)肷浣?i ,重復(fù)上面的步驟再做三、四次,量出相應(yīng)的入射角和折射角.(10)算出不同入射角時(shí)的值,求出幾次實(shí)驗(yàn)中的平均值就是玻璃的折射率.5. 注意事項(xiàng)(1) 插針 p1 與 p2、p3 與 p4 的間距要適當(dāng)?shù)卮笮?,不要靠的太近,選擇玻璃磚時(shí)其寬度宜大些,這樣可減小確

4、定光路方向時(shí)出現(xiàn)的誤差,提高測(cè)量的準(zhǔn)確度.(2) 入射角不能太小 ( 接近零度 ) ,也不能太大 ( 接近 90) ,因?yàn)槿肷浣翘r(shí),折射角就更小,測(cè)量的相對(duì)誤差增大,而入射角太大時(shí),導(dǎo)致反射光太強(qiáng),折射光太弱,不易觀察,很難確定 p3、 p4 的位置 .(3) 如果插針 p1、p2 的連線過(guò)分射向玻璃磚右側(cè), 且入射角又大于某一數(shù)值,會(huì)出現(xiàn)隔著玻璃磚沿p2p1 方向觀察不到p1、p2 兩插針的情況,此時(shí)的光路圖如圖3-179 甲所示,遇到測(cè)定玻璃的折射率這種情況,可將玻璃磚沿aa界面向右平移.(4) 實(shí)驗(yàn)中一旦玻璃磚寬度所定的界面線aa和 bb畫(huà)好后,放置的玻璃磚就不要隨意移動(dòng), 如果稍微

5、上下平移玻璃磚對(duì)測(cè)量結(jié)果沒(méi)有影響,其光路圖如圖3-179 乙所示, 但若玻璃磚稍微傾斜移動(dòng),測(cè)得的折射率肯定發(fā)生變化.難點(diǎn)突破:1.數(shù)據(jù)處理把 p3、p4 按操作要求插好后,移動(dòng)玻璃磚,拔去大12頭針,過(guò) p p 畫(huà)直線表示入射光線, 與玻璃磚邊界 aa交點(diǎn)o即為入射點(diǎn) ;過(guò)3、p4p 畫(huà)直線即點(diǎn)對(duì)應(yīng)的出射光線與玻璃磚邊界的obbb交點(diǎn) o即為出射點(diǎn),連接 oo,oo是折射光線,用量角器量出入射角i 和折射角 ,查表求 sin i 、 sin .(1)平均值法求所測(cè)定玻璃的折射率:根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)求出各組n=, 再算求這n 組的平均值即為玻璃的折射率.(2)圖像法求折射率:用 sin i 表示縱坐

6、標(biāo),用sin 表示橫坐標(biāo),把各組對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)描到坐標(biāo)紙上, 根據(jù)所描的點(diǎn)用過(guò)原點(diǎn)的直線使所描點(diǎn)盡量落在所畫(huà)的直線上,或均勻后分布于直線的兩側(cè),該直線的斜率即表示所測(cè)定的玻璃的折射率.2.實(shí)驗(yàn)研究(1)如果不用量角器而使用直尺和圓規(guī),也能求出玻璃的折射率.如圖 3-180 所示,以入射點(diǎn) o為圓心以折射光oo為半徑畫(huà)圓,延長(zhǎng)入射光線交圓于c點(diǎn),然后過(guò)o和 c分別作 aa的垂線,得交點(diǎn)a和 b,用直尺測(cè)oa和 ob的長(zhǎng)度,則玻璃磚的折射率n=(2) 如果沒(méi)有兩面平行的玻璃磚, 使用三棱鏡、 半圓形玻璃磚等, 也能測(cè)出這些形狀玻璃的折射率 .仍然采用插針?lè)?,以三棱鏡為例,可以按如圖3-181 所示確定

7、入射光線ao,出射光線 o b,則 oo為折射光線用量角器量出i 、,即可求出折射率n=.測(cè)定玻璃的折射率例題 3-44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)觀祭,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 和 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3-182 所示 .(1)在本題的圖中畫(huà)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.(3) 計(jì)算折射率的公式是 n=_.例題 3-45某同學(xué)在測(cè)定一厚度均勻的圓形玻璃的折射率時(shí),先在白紙上作一與圓形玻璃同半徑的圓,圓心為o,將圓形玻璃平放在白紙上,使其邊界與所畫(huà)的圓重合,在玻璃的一側(cè)豎直插兩枚大頭針p1 和 p2,在另一側(cè)再先后插兩枚大頭針p3 和 p4,使從另一側(cè)隔著玻璃觀察時(shí),大頭針p4、p3 和 p2、p1 的像恰好在一條直線上,移去玻璃和大頭針后得

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