实验十八测定玻璃的折射率

实验十八测定玻璃的折射率第一页，共三十四页，编辑于2023年，星期五知识要点归纳实验目的掌握测定折射率的方法，会测定玻璃的折射率．第二页，共三十四页，编辑于2023年，星期五实验原理如图14－4－1所示，当光线AO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AO对应的出射光线O′B，从而求出折射光线OO′和折射角θ2，第三页，共三十四页，编辑于2023年，星期五图14－4－1第四页，共三十四页，编辑于2023年，星期五实验器材白纸、图钉、大头针、直尺、铅笔、量角器、平木板、长方形玻璃砖．第五页，共三十四页，编辑于2023年，星期五过程分析导引实验步骤1．把白纸铺在木板上(如图14－4－2)．图14－4－2第六页，共三十四页，编辑于2023年，星期五2．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′.第七页，共三十四页，编辑于2023年，星期五4．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．第八页，共三十四页，编辑于2023年，星期五6．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′为折射角．7．改变入射角，重复实验．第九页，共三十四页，编辑于2023年，星期五数据处理图14－4－3第十页，共三十四页，编辑于2023年，星期五第十一页，共三十四页，编辑于2023年，星期五以入射点O为圆心，以一定长度R为半径画圆，交入射光线AO于E点，交折射光线OO′于E′点，过E作NN′的垂线EH，过E′作NN′的垂线E′H′.如图14－4－4所示，图14－4－4第十二页，共三十四页，编辑于2023年，星期五第十三页，共三十四页，编辑于2023年，星期五误差分析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．第十四页，共三十四页，编辑于2023年，星期五注意事项1．实验时,应尽可能将大头针竖直插在纸上,且P1和P2之间、P3和P4之间、P2与O、P3与O′之间距离要稍大一些．第十五页，共三十四页，编辑于2023年，星期五2．入射角θ1不宜太大(接近90°)，也不宜太小(接近0°)．太大：反射光较强，出射光较弱；太小：入射角、折射角测量的相对误差较大．3．操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁光学面，更不能把玻璃砖界面当尺子画界线．第十六页，共三十四页，编辑于2023年，星期五4．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．第十七页，共三十四页，编辑于2023年，星期五实验典例探究在利用插针法测定玻璃折射率的实验中：(1)甲同学在纸上确定玻璃砖的另一个界面bb′时，不自觉地碰了玻璃砖使它向aa′方向平移了少许，实验误差分析例1第十八页，共三十四页，编辑于2023年，星期五如图14－4－5所示．则他测出的折射率值将________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)；

图14－4－5

图14－4－6第十九页，共三十四页，编辑于2023年，星期五(2)乙同学在画界面时，不自觉地将两界面aa′、bb′间距离画得比玻璃砖宽度大些，如图14－4－6所示．则他测得的折射率________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)．第二十页，共三十四页，编辑于2023年，星期五【解析】

(1)如图14－4－7所示甲同学利用插针法确定的入射角不受影响,但测得的折射角比真实值偏小，所以测得的折射率偏大．图14－4－7图14－4－8第二十一页，共三十四页，编辑于2023年，星期五(2)如图14－4－8所示，乙同学利用插针法确定入射光线、折射光线后，测得的入射角不受影响，但测得的折射角比真实的折射角偏大，因此测得的折射率偏小．【答案】

(1)偏大(2)偏小第二十二页，共三十四页，编辑于2023年，星期五学校开展研究性学习，某研究小组的同学根据所学的光学知识，设计了一个测量液体折射率的仪器，如图14－4－9所示．利用折射现象测折射率例2图14－4－9第二十三页，共三十四页，编辑于2023年，星期五在一圆盘上，过其圆心O作两条互相垂直的直径BC、EF，在半径OA上，垂直盘面插下两枚大头针P1、P2并保持P1、P2位置不变，每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使得液面与直径BC相平，EF作为界面的法线，第二十四页，共三十四页，编辑于2023年，星期五而后在图中右上方区域观察P1、P2的像，并在圆周上插上大头针P3，使P3正好挡住P1、P2.同学们通过计算，预先在圆周EC部分刻好了折射率的值，这样只要根据P3所插的位置，就可直接读出液体折射率的值，则：第二十五页，共三十四页，编辑于2023年，星期五(1)若∠AOF＝30°，OP3与OC的夹角为30°，则P3处所对应的折射率的值为________．(2)图中P3、P4两位置________处所对应的折射率大．(3)作AO的延长线交圆周于K，K处所对应的折射率值应为________．第二十六页，共三十四页，编辑于2023年，星期五第二十七页，共三十四页，编辑于2023年，星期五第二十八页，共三十四页，编辑于2023年，星期五(2011·高考天津卷)某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率．开始玻璃砖的位置如图14－4－10中实线所示，使大头针P1、P2与圆心O在同一直线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，利用全反射现象测折射率例3第二十九页，共三十四页，编辑于2023年，星期五然后使玻璃砖绕圆心O缓慢转动，同时在玻璃砖的直径边一侧观察P1、P2的像，且P2的像挡住P1的像．如此观察，当玻璃砖转到图中虚线位置时，上述现象恰好消失．图14－4－10第三十页，共三十四页，编辑于2023年，星期五此时只须测量出__________，即