实验《测量玻璃的折射率》

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时间:2018-11-13

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1、《测量玻璃的折射率》学习材料【教学目的】1.测定一块玻璃砖的折射率;2.验证光的折射定律。【实验器材】1块矩形玻璃砖、刻度尺、量角器、1张8开白纸、4枚大头针、1块木板、铅笔【实验原理】用两面平行的玻璃砖来测定玻璃的折射率。当光线斜入射进入两面平行的玻璃砖时,从玻璃砖射出的光线的传播方向是不变的,出射光线跟入射光线相比只有一定得侧移。只要我们找出跟某一入射光线对应的出射光线,就能求出在玻璃中对应的折射光线,从而求出折射角。再根据折射定律,就可以求出玻璃的折射率n=sin/sin。插针法确定光路的基本原理:当后两枚大头针与前两枚大头针在玻璃中的虚像处于同一视线上时,四枚大

2、头针处于同一光路上。【实验步骤】1、把白纸用图钉固定在木板上。2、在白纸上画一条直线作为界面(如图所示),过上一点作垂直于的直线NN′作为法线,过点画一条入射光线,使入射角适当大些。3、在线上竖直地插两枚大头针、,在白纸上放上被测玻璃砖,使玻璃砖的一个面与重合。4、沿玻璃砖的另一侧面画一条直线。5、在玻璃砖的一侧白纸上竖直地立一枚大头针,调整视线,同时移动的位置,使恰好能同时挡住、的像,把大头针竖直插在此时位置。-4-6、同样,在玻璃砖一侧再竖直地插一枚大头针,使能挡住本身,同时也挡住、的像。7、移去玻璃砖,拔去大头针,过、做一条直线交于点,连接,就是入射光线在玻璃砖内

3、的折射光线,折射角为。8、用量角器量出入射角和折射角的大小。9、改变入射角,重复上面的步骤再做三、四次。10、算出不同入射角时,=sin/sin的值,求出几次实验中的平均值就是玻璃的折射率。(或图像法求折射率:用sin表示纵坐标,用sin表示横坐标,则图线的斜率就是玻璃的折射率。)注:遇到通过作图判断两个量的关系的方法(不是线性关系的,化成线性关系);【记录数据】数项值次数123入射角折射角sinsin=sin/sin【注意事项】1、玻璃砖应选择宽度较大的(一般要求5cm以上),以减小确定光路方向时出现的误差,提高测量的准确度。2、操作时不要用手触摸玻璃砖的光滑光学面,

4、更不能把玻璃砖界面当尺子画界线,以免损坏玻璃砖的光学表面。(先在白纸上画直线作为玻璃砖的界面,再画玻璃砖的另一界面时,对齐玻璃砖的另一长边,用大头针确定两点,并以此两点画直线作为玻璃砖的另一界面。)3、大头针应垂直地插在纸上,同侧两针之间的距离要稍大些;-4-4、入射角应在范围内取值较好。入射角过小,折射角更小,测量相对误差增大;入射角过大,导致反射光太强,折射光太弱,像不清楚,不易观察,很难确定、的位置。5、为检验光路是否正确,可分别从两个侧面看对面的象是否在同一光路上。6、实验中,一旦玻璃砖宽度所定的界面和画好后,放置的玻璃砖就不要随便移动。如果稍微上下平移了玻璃砖

5、,则对测量结果没有影响,其光路图如图所示,如果玻璃砖稍微倾斜移动,则测得的折射率肯定发生变化。7、如果插针、的连线过分倾向玻璃砖右侧,且入射角又大于某一数值,会出现隔着玻璃砖沿、方向观察不到、两插针的情况,此时的光路图如图所示,遇到这种情况,可将玻璃砖沿界面向右平移8、本实验不要求玻璃砖的两个界面保持平行。若界面不平行,仅会改变从玻璃砖内出射光线的方向,对入射界面两侧的光路没有影响,照样能测得其折射率。【思考题】1、如果实验室未配备量角器,而是给了刻度尺和圆规,那么可以怎么测量?(将角度转换成长度比)2、如果玻璃砖不是梯形,而是半圆型、圆形或三角形,那么可以怎么测量?(

6、只要能作出光路就可以)3、在本实验中的光路中你还发现了什么?(出射光与入射光平行)该如何解释这一现象?(光路可逆)-4-【巩固练习】1、在测定玻璃的折射率的实验中,对一块两面平行的玻璃砖,用“插针法”找出与入射光线对应的出射光线。现有甲、乙、丙、丁四位同学分别做出如图的四组插针结果。(1)从图上看,肯定把针插错了的同学是乙.(2)从图上看,测量结果准确度最高的同学是丁.2、(06江苏高考)在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中,甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面、与玻璃砖位置的关系分别如图①、②和③所示,其中甲、丙两同学用的是矩形玻璃砖,乙同学用的是梯形玻璃砖。他们的其他操

7、作均正确,且均以、为界面画光路图。则甲同学测得的折射率与真实值相比偏小(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。乙同学测得的折射率与真实值相比不变(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。丙同学测得的折射率与真实值相比可能偏大、可能偏小、可能不变。-4-

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