高中物理光學(xué)實(shí)驗(yàn)

1、光學(xué)實(shí)驗(yàn)一、測(cè)定玻璃磚的折射率 【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹浚簻y(cè)定玻璃的折射率?！緦?shí)驗(yàn)原理】：用插針法確定光路，找出和入射線相應(yīng)的折射線；用量角器測(cè)出入射角i和折射角r；根據(jù)折射定律計(jì)算出玻璃的折射率n= ?！緦?shí)驗(yàn)器材】：玻璃磚、白紙三張、木板、大頭針?biāo)拿?、圖釘四枚、量角器、三角板（或直尺）、鉛筆?！緦?shí)驗(yàn)步驟】：把白紙用圖釘釘在木板上。在白紙上畫一條直線aa'作為界面，畫一條線段AO作為入射光線，并過O點(diǎn)畫出界面aa'的法線NN'，如圖所示。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個(gè)長(zhǎng)邊bb'。在AO線段上豎直地插上兩枚大頭針P1和P2

2、。在玻璃磚的bb'一側(cè)豎直地插上大頭針P3，用眼睛觀察調(diào)整視線，要使P3能同時(shí)擋住P1和P2的像。同樣地在玻璃磚的bb'一側(cè)再豎直地插上大頭針P4，使P4能擋住P3本身和P1與P2的像。記下P3和P4的位置，移去玻璃磚和大頭針，過P3和P4引直線O'B與bb'交于O'點(diǎn)，連接O與O'，OO'就是玻璃磚內(nèi)的折射光線的方向，入射角i=AON，折射角r=O'ON'。用量角器量出入射角i和折射角r的度數(shù)。從三角函數(shù)表中查出入射角和折射角的正弦值，記入自己設(shè)計(jì)的表格里。用上面的方法分別求出入射角是30°，45°，

3、60°時(shí)的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，把這些數(shù)據(jù)記在表格里?！緮?shù)據(jù)處理】算出不同入射角時(shí)的值，求出幾次實(shí)驗(yàn)中所測(cè)的平均值【注意事項(xiàng)】：1玻璃磚應(yīng)選用厚度、寬度較大的2大頭針要插得豎直，且間隔要大些3入射角不宜過大或過小，一般在15°75°之間4玻璃磚的折射面要畫準(zhǔn)，不能用玻璃磚界面代替直尺畫界線5實(shí)驗(yàn)過程中，玻璃磚和白紙的相對(duì)位置不能改變【誤差及分析】：入射光線、出射光線確定的準(zhǔn)確性，要求入射側(cè)、出射側(cè)所插兩枚大頭針間距宜大點(diǎn)。測(cè)量入射角與折射角時(shí)的相對(duì)誤差，故入射角不宜過小。入射角也不宜過大，過大則反射光較強(qiáng)，出射光較弱。例1在用插針法測(cè)定玻璃磚的折射率

4、的實(shí)驗(yàn)中，甲、乙、丙三位同學(xué)在紙上畫出的界面aa、bb與玻璃磚位置的關(guān)系分別如圖實(shí)18、和所示，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aa、bb為界面畫光路圖圖實(shí)18(1)甲同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比_(填“偏大”“偏小”或“不變”)(2)乙同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比_(填“偏大”“偏小”或“不變”)(3)丙同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比_解析：用圖測(cè)定折射率時(shí)，玻璃中折射光線偏折大了，所以折射角增大，折射率減小；用圖測(cè)折射率時(shí)，只要操作正確，與玻璃磚形狀無關(guān)；用圖測(cè)折射率時(shí)，無法確定折射光線偏折的大小，所以測(cè)得的折射率可大、可小、可不變答案：(

5、1)偏小(2)不變(3)可能偏大、可能偏小、可能不變例2在用插針法測(cè)定玻璃的折射率的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)操作步驟如下：用圖釘將記錄光路的白紙固定在平板上；手拿玻璃磚的毛面或棱，將其輕放在白紙上；用鉛筆環(huán)繞玻璃磚畫出邊界aa和bb；在aa上選擇一點(diǎn)O，作為不同入射角的入射光線的共同入射點(diǎn)，畫出入射角1分別為0°、30°、45°的入射光線；用“插針法”分別得到各條入射光線的出射光線，觀察時(shí)著重看大頭針針帽是否在一條直線上，取下玻璃磚、大頭針，連接各針孔，發(fā)現(xiàn)所畫折射光線中有兩條相交，量出各個(gè)折射角2；按公式分別計(jì)算，取三個(gè)值的算術(shù)平均值(1)以上步驟中有錯(cuò)誤或不妥之處的是_

6、；(2)應(yīng)改正為_.解析：(1)有錯(cuò)誤或不妥之處的是.(2)中應(yīng)先畫出一條直線，把玻璃磚的一邊與其重合，再使直尺與玻璃磚的界面對(duì)齊，移開玻璃磚后再畫邊界線；中入射角要取0°以外的三組數(shù)據(jù)；中大頭針要豎直插牢，觀察時(shí)看針腳是否在同一條直線上 答案：見解析例3.一塊玻璃磚有兩個(gè)相互平行的表面，其中一個(gè)表面是鍍銀的(光線不能通過此表面)現(xiàn)要測(cè)定此玻璃的折射率給定的器材還有：白紙、鉛筆、大頭針4枚(P1、P2、P3、P4)、帶有刻度的直角三角板、量角器實(shí)驗(yàn)時(shí)，先將玻璃磚放到白紙上，使上述兩個(gè)相互平行的表面與紙面垂直在紙上畫出直線aa和bb，aa表示鍍銀的玻璃表面，bb表示另一表面，如圖實(shí)19

7、所示然后，在白紙上豎直插上兩枚大頭針P1、P2(位置如圖)用P1、P2的連線表示入射光線(1)為了測(cè)量折射率，應(yīng)如何正確使用大頭針P3、P4?_.(試在圖實(shí)19中標(biāo)出P3、P4的位置)(2)然后移去玻璃磚與大頭針試在圖實(shí)19中通過作圖的方法標(biāo)出光線從空氣到玻璃中的入射角1與折射角2.簡(jiǎn)要寫出作圖步驟_.(3)寫出用1、2表示的折射率公式為n_.解析：(1)在bb一側(cè)觀察P1、P2(經(jīng)bb折射、aa反射，再經(jīng)bb折射后)的像，在適當(dāng)?shù)奈恢貌迳螾3，使得P3與P1、P2的像在一條直線上，即讓P3擋住P1、P2的像；再插上P4，讓它擋住P2及P1的像和P3.P3、P4的位置如圖所示(2)過P1、P2

8、作直線與bb交于O；過P3、P4作直線與bb交于O；利用刻度尺找到OO的中點(diǎn)M；過O點(diǎn)作bb的垂線CD，過M點(diǎn)作bb的垂線與aa相交于N，如圖所示，連接ON；P1OD1，CON2.(3)由折射率的定義可得n.答案：(1)(2)見解析(3)二、用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)(一)目的了解光波產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象的條件；觀察雙縫干涉圖樣；測(cè)定單色光的波長(zhǎng)。(二)原理?yè)?jù)雙縫干涉條紋間距得，波長(zhǎng)。已知雙縫間距d，再測(cè)出雙縫到屏的距離L和條紋間距x，就可以求得光波的波長(zhǎng)。(三)器材實(shí)驗(yàn)裝置采用雙縫干涉儀，它由各部分光學(xué)元件在光具座上組成，如圖實(shí)18-1所示，各部分元件包括光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、光屏。光源濾光片單縫雙縫遮光筒屏圖實(shí)18-1(四)步驟1.將光源和遮光筒安裝在光具座上,調(diào)整光源的位置,使光源發(fā)出的光能平行地進(jìn)入遮光筒并照亮光屏.2.放置單縫和雙縫,使縫相互平行,調(diào)整各部件的間距,觀察白光的雙縫干涉圖樣.3.在光源和單縫間放置濾光片,使單一顏色的光通過后觀察單色光的雙縫干涉圖樣.4.用米尺測(cè)出雙縫到光屏的距離L,用測(cè)量頭測(cè)出相鄰的兩條亮(或暗)條紋間的距離x.5.利用表達(dá)式,求單色光的波長(zhǎng).6.換用不同顏色的濾光片,觀察干涉圖樣的異同,并求出相應(yīng)的波長(zhǎng).(五)注意事項(xiàng)1.放置單