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时间:2020-03-15
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1、光学实验一、测定玻璃砖的折射率【实验目的】:测定玻璃的折射率。【实验原理】:用插针法确定光路,找出和入射线相应的折射线;用量角器测出入射角i和折射角r;根据折射定律计算出玻璃的折射率n=。【实验器材】:玻璃砖、白纸三张、木板、大头针四枚、图钉四枚、量角器、三角板(或直尺)、铅笔。【实验步骤】:①把白纸用图钉钉在木板上。②在白纸上画一条直线aa'作为界面,画一条线段AO作为入射光线,并过O点画出界面aa'的法线NN',如图所示。③把长方形的玻璃砖放在白纸上,使它的一个长边跟aa'对齐,并画出玻璃砖的另一个长边bb'。
2、④在AO线段上竖直地插上两枚大头针P1和P2。⑤在玻璃砖的bb'一侧竖直地插上大头针P3,用眼睛观察调整视线,要使P3能同时挡住P1和P2的像。⑥同样地在玻璃砖的bb'一侧再竖直地插上大头针P4,使P4能挡住P3本身和P1与P2的像。⑦记下P3和P4的位置,移去玻璃砖和大头针,过P3和P4引直线O'B与bb'交于O'点,连接O与O',OO'就是玻璃砖内的折射光线的方向,入射角i=∠AON,折射角r=∠O'ON'。⑧用量角器量出入射角i和折射角r的度数。⑨从三角函数表中查出入射角和折射角的正弦值,记入自己设计的表格里
3、。⑩用上面的方法分别求出入射角是30°,45°,60°时的折射角,查出入射角和折射角的正弦值,把这些数据记在表格里。【数据处理】算出不同入射角时的值,求出几次实验中所测的平均值【注意事项】:1.玻璃砖应选用厚度、宽度较大的.2.大头针要插得竖直,且间隔要大些.3.入射角不宜过大或过小,一般在15°~75°之间.4.玻璃砖的折射面要画准,不能用玻璃砖界面代替直尺画界线.5.实验过程中,玻璃砖和白纸的相对位置不能改变.【误差及分析】: ①入射光线、出射光线确定的准确性,要求入射侧、出射侧所插两枚大头针间距宜大点。
4、②测量入射角与折射角时的相对误差,故入射角不宜过小。入射角也不宜过大,过大则反射光较强,出射光较弱。例1.在用插针法测定玻璃砖的折射率的实验中,甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系分别如图实-1-8①、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.他们的其他操作均正确,且均以aa′、bb′为界面画光路图.图实-1-8(1)甲同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”).(2)乙同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大
5、”“偏小”或“不变”).(3)丙同学测得的折射率与真实值相比________.解析:用图①测定折射率时,玻璃中折射光线偏折大了,所以折射角增大,折射率减小;用图②测折射率时,只要操作正确,与玻璃砖形状无关;用图③测折射率时,无法确定折射光线偏折的大小,所以测得的折射率可大、可小、可不变.答案:(1)偏小 (2)不变 (3)可能偏大、可能偏小、可能不变例2.在用插针法测定玻璃的折射率的实验中,某同学操作步骤如下:①用图钉将记录光路的白纸固定在平板上;②手拿玻璃砖的毛面或棱,将其轻放在白纸上;③用铅笔环绕玻璃砖画出边界
6、aa′和bb′;④在aa′上选择一点O,作为不同入射角的入射光线的共同入射点,画出入射角θ1分别为0°、30°、45°的入射光线;⑤用“插针法”分别得到各条入射光线的出射光线,观察时着重看大头针针帽是否在一条直线上,取下玻璃砖、大头针,连接各针孔,发现所画折射光线中有两条相交,量出各个折射角θ2;⑥按公式分别计算,取三个值的算术平均值.(1)以上步骤中有错误或不妥之处的是________;(2)应改正为_________________________________________________________
7、____________________________________________________________________________________________________________________________________________________.解析:(1)有错误或不妥之处的是③④⑤.(2)③中应先画出一条直线,把玻璃砖的一边与其重合,再使直尺与玻璃砖的界面对齐,移开玻璃砖后再画边界线;④中入射角要取0°以外的三组数据;⑤中大头针要竖直插牢,观察时看针脚是否在同一
8、条直线上.答案:见解析例3.一块玻璃砖有两个相互平行的表面,其中一个表面是镀银的(光线不能通过此表面).现要测定此玻璃的折射率.给定的器材还有:白纸、铅笔、大头针4枚(P1、P2、P3、P4)、带有刻度的直角三角板、量角器.实验时,先将玻璃砖放到白纸上,使上述两个相互平行的表面与纸面垂直.在纸上画出直线aa′和bb′,aa′表示镀银的玻璃表面,bb′表示另一
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