實驗《測量玻璃的折射率》

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《測量玻璃的折射率》學(xué)習(xí)材料 【教學(xué)目的】 1．測定一塊玻璃磚的折射率； 2．驗證光的折射定律。 【實驗器材】 1塊矩形玻璃磚、刻度尺、量角器、1張8開白紙、4枚大頭針、1塊木板、鉛筆 【實驗原理】 用兩面平行的玻璃磚來測定玻璃的折射率。當(dāng)光線斜入射進入兩面平行的玻璃磚時，從玻璃磚射出的光線的傳播方向是不變的，出射光線跟入射光線相比只有一定得側(cè)移。只要我們找出跟某一入射光線對應(yīng)的出射光線，就能求出在玻璃中對應(yīng)的折射光線，從而求出折射角。再根據(jù)折射定律，就可以求出玻璃的折射率n=sin/sin。 插針法確定光路的基本原理：當(dāng)后兩枚大頭針與前兩枚大頭針在玻璃中的虛像處于同一視線上時，四枚大頭針處于同一光路上。 【實驗步驟】 1、把白紙用圖釘固定在木板上。 2、在白紙上畫一條直線作為界面(如圖所示)，過上一點作垂直于的直線NN′作為法線，過點畫一條入射光線，使入射角適當(dāng)大些。 3、在線上豎直地插兩枚大頭針、，在白紙上放上被測玻璃磚，使玻璃磚的一個面與重合。 4、沿玻璃磚的另一側(cè)面畫一條直線。 5、在玻璃磚的一側(cè)白紙上豎直地立一枚大頭針，調(diào)整視線，同時移動的位置，使恰好能同時擋住、的像，把大頭針豎直插在此時位置。 6、同樣，在玻璃磚一側(cè)再豎直地插一枚大頭針，使能擋住本身，同時也擋住、的像。 7、移去玻璃磚，拔去大頭針，過、做一條直線交于點，連接，就是入射光線在玻璃磚內(nèi)的折射光線，折射角為。 8、用量角器量出入射角和折射角的大小。 9、改變?nèi)肷浣?，重?fù)上面的步驟再做三、四次。 10、算出不同入射角時，=sin/sin的值，求出幾次實驗中的平均值就是玻璃的折射率。（或圖像法求折射率:用sin表示縱坐標(biāo)，用sin表示橫坐標(biāo)，則圖線的斜率就是玻璃的折射率。） 注：遇到通過作圖判斷兩個量的關(guān)系的方法（不是線性關(guān)系的，化成線性關(guān)系）； 【記錄數(shù)據(jù)】 數(shù)項值 次數(shù) 1 2 3 入射角 折射角 sin sin =sin/sin 【注意事項】 1、玻璃磚應(yīng)選擇寬度較大的(一般要求5cm以上)，以減小確定光路方向時出現(xiàn)的誤差，提高測量的準(zhǔn)確度。 2、操作時不要用手觸摸玻璃磚的光滑光學(xué)面，更不能把玻璃磚界面當(dāng)尺子畫界線，以免損壞玻璃磚的光學(xué)表面。（先在白紙上畫直線作為玻璃磚的界面，再畫玻璃磚的另一界面時，對齊玻璃磚的另一長邊，用大頭針確定兩點，并以此兩點畫直線作為玻璃磚的另一界面。） 3、大頭針應(yīng)垂直地插在紙上，同側(cè)兩針之間的距離要稍大些； 4、入射角應(yīng)在范圍內(nèi)取值較好。入射角過小，折射角更小，測量相對誤差增大；入射角過大，導(dǎo)致反射光太強，折射光太弱，像不清楚，不易觀察，很難確定、的位置。 5、為檢驗光路是否正確，可分別從兩個側(cè)面看對面的象是否在同一光路上。 6、實驗中，一旦玻璃磚寬度所定的界面和畫好后，放置的玻璃磚就不要隨便移動。如果稍微上下平移了玻璃磚，則對測量結(jié)果沒有影響，其光路圖如圖所示，如果玻璃磚稍微傾斜移動，則測得的折射率肯定發(fā)生變化。 7、如果插針、的連線過分傾向玻璃磚右側(cè)，且入射角又大于某一數(shù)值，會出現(xiàn)隔著玻璃磚沿、方向觀察不到、兩插針的情況，此時的光路圖如圖所示，遇到這種情況，可將玻璃磚沿界面向右平移 8、本實驗不要求玻璃磚的兩個界面保持平行。若界面不平行，僅會改變從玻璃磚內(nèi)出射光線的方向，對入射界面兩側(cè)的光路沒有影響，照樣能測得其折射率。 【思考題】 1、如果實驗室未配備量角器，而是給了刻度尺和圓規(guī)，那么可以怎么測量？ （將角度轉(zhuǎn)換成長度比） 2、如果玻璃磚不是梯形，而是半圓型、圓形或三角形，那么可以怎么測量？ （只要能作出光路就可以） 3、在本實驗中的光路中你還發(fā)現(xiàn)了什么？（出射光與入射光平行）該如何解釋這一現(xiàn)象？（光路可逆） 【鞏固練習(xí)】 1、在測定玻璃的折射率的實驗中，對一塊兩面平行的玻璃磚，用“插針法”找出與入射光線對應(yīng)的出射光線。現(xiàn)有甲、乙、丙、丁四位同學(xué)分別做出如圖的四組插針結(jié)果。(1)從圖上看，肯定把針插錯了的同學(xué)是 乙 .(2)從圖上看，測量結(jié)果準(zhǔn)確度最高的同學(xué)是 丁 . 2、（06江蘇高考） 在用插針法測定玻璃磚折射率的實驗中，甲、乙、丙三位同學(xué)在紙上畫出的界面、與玻璃磚位置的關(guān)系分別如圖①、②和③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、為界面畫光路圖。則甲同學(xué)測得的折射率與真實值相比 偏小 （填“偏大”、“偏小”或“不變”）。乙同學(xué)測得的折射率與真實值相比 不變 （填“偏大”、“偏小”或“不變”）。丙同學(xué)測得的折射率與真實值相比 可能偏大、可能偏小、可能不變 。 - 4 -