高中物理《实验:测定玻璃的折射率》辅导讲义

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1、实验:测定玻璃的折射率知识回顾——光的折射1.折射现象:光从一种介质进入另一种介质,传播方向发生改变的现象.2.折射定律:折射光线、入射光线跟法线在同一平面内,折射光线、入射光线分居法线两侧,入射角的正弦跟折射角的正弦成正比.注意:在折射现象中光路是可逆的.3.折射率:(1)光从真空射入某种介质时,入射角的正弦与折射角的正弦之比,叫做这种介质的折射率.折射率用n表示.即.(2)某种介质的折射率,等于光在真空中的传播速度c与光在这种介质中的传播速度v之比.即:.由于v<c,所以任何介质的折射率都大于1.4.玻璃砖:所谓玻璃砖一般指横截面为

2、矩形的棱柱,当光线从上表面入射,从下表面射出时,其特点是:⑴射出光线和入射光线平行;⑵各种色光在第一次入射后就发生色散;⑶射出光线的侧移和折射率、入射角、玻璃砖的厚度有关;⑷可利用玻璃砖测定玻璃的折射率。实验的基础知识图1【实验目的】理解插针法测定玻璃折射率的原理;会用插针法测定玻璃的折射率。【实验原理】如图1所示,用插针法找出与入射光线AO对应的出射光线O'B,确定出O'点,画出折射光线OO',然后测量出角θ1和θ2。多测几次实验,根据n=计算出平均值,就是玻璃的折射率。说明:采用“插针法”来测定玻璃的折射率,利用了折射率的定义式,插

3、针的目的是为了找到入射光线和出射光线,从而可以确定玻璃内部的折射光线,才能找到相应的入射角θ1和折射角θ2.【实验器材】玻璃砖、白纸、大头针、量角器、圆规、三角板、图钉等【实验步骤】1.用图钉把白纸固定在木板上;2.在白纸上画一条直线aa',并取aa'上的一点O为入射点,做出过O的法线MN;3.画出线段AO作为入射光线,并在AO上插上P1、P2两根大头针;4.在白纸上放上玻璃砖,使其中一个长边与aa'对齐,并画出另一条长边的对齐线bb';5.通过玻璃砖观察并调整视线方向,使P1的像被P2挡住,然后在观察一侧插上大头针P3,使P3挡住P2

4、、P1的像,然后再插上大头针P4,使其挡住P3和P2、P1的像;6.移去玻璃砖,拔掉大头针,由P3、P4的针孔位置确定出出射光线O'B及O'的位置,连接O、O'得线段OO';7.用量角器量出入射角θ1和出射角θ2,并查出其正弦值sinθ1和sinθ2;8.改变入射角,重复实验,算出不同入射角时的的值,并取平均值。【注意事项】1.玻璃砖宜选宽度大些好,实验过程中玻璃砖与白纸的相对位置不能改变;2.大头针应竖直插立,两大头针间距宜大;3.所选入射角不应过大,否则在另一侧面看不清P1、P2的像,但也不要太小,否则误差较大;4.在操作时,手尽量

5、不要触摸玻璃砖的光洁面,也不能把玻璃砖界面当尺子画界线。【数据处理】1.作图法:为了减小误差,可以用作图法求出折射率,改变不同的入射角θ1,测出不同的折射角θ2,以sinθ1为横坐标,sinθ2为纵坐标,做出sinθ1―sinθ2图象,由n=可知图象应为直线,则直线的斜率就表示玻璃的折射率。图22.直尺圆规测量法:所谓“直尺圆规测量法”,如右图所示,以O点为圆心,以一定长R为半径,画一个圆交入射光线于E点,交折射光线OO'于E',过E做NN'的垂线EH,过E'做NN'的垂线E'H',如右图所示,sinθ1=,sinθ2=,OE=OE'=

6、R,则n==。只要用刻度尺测出EH、E'H'的长度就可以求出n。【误差分析】1.误差来源于实验器材的选择,选用玻璃砖宽度较小,小于5cm则测量误差较大。2.用铅笔作光路图时,画的线要细,以减小误差。3.若用刻度尺去测量长度时,尽量选用较精密的测量工具。4.若用量角器去测量入射角和折射角时,视线要与刻度面垂直,使测量结果较准确,减小误差。例1在“测定玻璃砖的折射率”的实验中,有两位同学各设计了一个记录表格,而且都已完成了计算.根据他们设计的表格所反映的信息,判断他们做的是否正确.甲同学设计的表格是:次数入射角θ1sinθ1折射角θ2sin

7、θ2nn130°0.50020.9°0.3571.401.40245°0.70730.5°0.5081.39360°0.86638.0°0.6161.41乙同学设计的表格是:次数123角平均值正弦值n入射角θ130°45°60°45°0.7071.42折射角θ220.9°30.5°38.0°28.8°0.497图3(1)上述两位同学做的正确的是______(选填“甲”或“乙”).(2)根据你的选择,请利用恰当的图象求出玻璃的折射率。解析:(1)为减小测量误差,应采用多次测量求平均值的办法,但求平均值不是求入射角和折射角的平均值,而应是测

8、出每一次的入射角、折射角,计算出每一次测量的折射率,然后再求平均值,因此甲同学的表格设计是合理的。图4(2)以sinθ2为横坐标,以sinθ1为纵坐标,建立sinθ2—sinθ1坐标系,利用表中的数据做出图

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