高中物理选修3-4实验操作及试题

《高中物理选修3-4实验操作及试题》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、物理选修3-4实验实验1.测得玻璃的折射率【知识要点】一、实验目的1．测定玻璃的折射率．2．学会用插针法确定光路．二、实验原理如图所示，当光线AO1以一定的入射角θ1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO1对应的出射光线O2B，从而求出折射光线O1O2和折射角θ2，再根据n＝或n＝算出玻璃的折射率．三、实验器材玻璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器(或圆规)、三角板、铅笔．四、实验步骤1.如图所示，把白纸铺在木板上．2．在白纸上画一直线aa′作为界面，过aa′上的一点O画出界面的法线NN′，并画一条线段AO作为入射

2、光线．3．把长方形玻璃砖放在白纸上，并使其长边与aa′重合，再用直尺画出玻璃砖的另一边bb′.4．在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2.5．从玻璃砖bb′一侧透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线的方向直到P1的像被P2的像挡住．再在bb′一侧插上两枚大头针P3、P4，使P3能挡住P1、P2的像，P4能挡住P3本身及P1、P2的像．6．移去玻璃砖，在拔掉P1、P2、P3、P4的同时分别记下它们的位置，过P3、P4作直线O′B交bb′于O′.连接O、O′，OO′就是玻璃砖内折射光线的方向．∠AON为入射角，∠O′ON′为

3、折射角．7．改变入射角，重复实验．五、数据处理1．计算法：用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sinθ1和sinθ2.算出不同入射角时的，并取平均值．2．作sinθ1－sinθ2图象：改变不同的入射角θ1，测出不同的折射角θ2，作sinθ1－sinθ2图象，由n＝可知图象应为直线，如图实－13－3所示，其斜率为折射率．图实－13－33．“单位圆法”确定sinθ1、sinθ2，计算折射率n.以入射点O为圆心，以一定长度R为半径画圆，交入射光线OA于E点，交折射光线OO′于E′点，过E作NN′的垂线EH，过E′作NN′的

4、垂线E′H′.如图实－13－4所示，sinθ1＝8，sinθ2＝，OE＝OE′＝R，则n＝＝.只要用刻度尺测出EH、E′H′的长度就可以求出n.4．实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变．5．玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5cm以上，若宽度太小，则测量误差较大．七、误差分析1．入射光线、出射光线确定的准确性造成误差，故入射侧、出射侧所插两枚大头针间距应大一些．2．入射角和折射角的测量造成误差，故入射角应适当大些，以减小测量的相对误差．八、实验改进本实验可用半圆形玻璃砖代替长方形玻璃砖，做法如下：在平铺的白纸上垂直纸面插大头针P1

5、、P2，确定入射光线，并让入射光线过圆心O，在玻璃砖另一侧垂直纸面插大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，连接OP3，作光路图如图所示．则折射率n＝＝＝.【考点突破】P1P2P3P4aa′b′birAOBENN´问题1.如图所示是上下两个面彼此平行的玻璃砖，两个面之间的距离为h。一束光线以入射角i从上表面的O点入射，从下表面的Oˊ点射出。（1）证明入射玻璃砖的光线和出射的光线平行（2）证明侧移量随入射角的增大而增大。（3）由图示可知能够确定入射角和折射角，因此可以测定玻璃的折射率，怎样确定入射光线？怎样确定折射光线？（插针法）（4

6、）实验过程中，角度的测量会带来误差，实验时入射角度大一些好还是小一些好？（5）实验的过程中入射角和折射角不一定是特殊角，计算角度的正弦值有很大的难度。你怎样解决这个问题？（6）只使用一次测量数据会给实验结果带来很大的误差，某位同学多次测量入射角α和折射角β，做出了如图所示的图像。图像中斜率表示什么意思？(7)某同学用插针法测定玻璃砖的折射率，他的实验方法和操作步骤正确无误。但他处理实验记录时发现玻璃砖的两个光学面aa’与bb’不平行，如图所示：则（）A．P1P2与P3P4两条直线平行B．P1P2与P3P4两条直线不平行C．他测出的

7、折射率偏大D．他测出的折射率不受影响(8)在利用插针法测定玻璃砖折射率的实验中：①甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa’和bb’后，不自觉地碰了玻璃砖使它向aa’8方向平移了少许，如图所示:则他测出的折射率值将_____(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)；②乙同学在画界面时，不自觉地将两界面aa’、bb’间距画得比玻璃砖宽度些，如图所示，则他测得折射率(填“偏大”、“偏小”“不变”).变式1.同学用圆柱形玻璃砖做测定玻璃折射率的实验，先在白纸上放好圆柱形玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在圆柱形玻璃砖另一侧

8、观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在一侧相继又插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，使P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上标出的大头针位置和圆柱形玻璃砖的边界如图所示．（1）在图上画出所需的光路．（2）了测量出玻璃砖