1312实验测定玻璃的折射率(学案)

光的折射定律及折射率。§13.1.2实验：测定玻璃的折射率一、实验目的1、明确光通过玻璃时的入射角、折射角。2、掌握测定玻璃的折射率的方法。二、实验原理右图所示为两面平行的玻璃砖对光路的侧移，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′，量出入射角θ1和折射角θ2，根据n=21sinsin计算出玻璃的折射率。三、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。四、实验步骤1、将白纸用图钉钉在平木板上。2、在白纸上画出一条直线aa′作为界面（线），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，使它的长边跟aa′对齐，画出玻璃砖的另一边bb′。4、在直线AO上竖直插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线方向直到P2的像挡住P1的像；再在观察者一侧竖直插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3及P1、P2的像，记下P3、P4的位置。5、移去大头针和玻璃砖，过P3、P4所在处作直线O′B与bb′交于O′，直线O′B就代表了沿AO方向入射的光线通过玻璃砖后的传播方向。6、连接OO′，入射角θ1=∠AON，折射角θ2=∠O′ON′，用量角器量出入射角和折射角，从三角函数表中查出它们的正弦值，把这些数据记录在自己设计的表格中。7、用上述方法分别求出入射角为30°、45°、60°时的折射角，查出它们的正弦值，填入表格中。8、算出不同入射角的比值21sinsin，最后求出在几次实验中所测21sinsin的平均值，即为玻璃砖的折射率。五、注意事项1、实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且P1和P2之间，P3和P4之间距离要稍大一些。2、入射角θ1不宜太小，也不能太大，一般在15°～75°之间。因为太小，折射角就更小，测量时相对误差增大；入射角太大时，导致反射光太强、折射光太弱，不易观察，很难确定P3、P4的位置。3、P1、P2的连线不要过分偏向玻璃砖的右侧，否则，折射光线射向a′b′，从另一侧将看不到P1、P2的像。4、在实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变，更不能把玻璃砖当尺子画界线。5、玻璃砖应选用宽度较大的，可减小确定光路方向时出现的误差，宜在5cm以上，以提高测量的精确度。六、数据处理的其他方法1、在找到入射光线和折射光线以后，以入射点O为圆心，以任意长为半径画圆，分别与AO交于C点，与OO′（或OO′的延长线）交于D点，过C、D两点分别向NN′作垂线，交NN′于C′、D′，用直尺量出CC′和DD′的长，右图所示。可得：由于sinα=COCC'sinβ=DODD'，而CO=DO，所以折射率n=sinsin=''DDCC2、在多次改变入射角、测量相对应的入射角和折射角正弦值基础上，以sinα值为横坐标、以sinβ值为纵坐标，建立直角坐标系，如右图所示，可得一条过原点的直线。求出图线斜率k，则k=n1，故玻璃砖折射率n=k1。1、测定玻璃砖折射率的实验如右图所示，在把玻璃砖放在白纸上之前应在纸上先画好三条直线，它们分别是_______、_______、________，最后按正确的要求插上大头针P3、P4，由P3、P4的位置决定了光线______的方向，从而确定了折射光线_______的方向。2、右图所示，在用插针法测定玻璃折射率的实验中，以下各说法正确的是（）A．P1、P2及P3、P4之间的距离适当大些，可以提高准确度B．P1、P2及P3、P4之间的距离取得小些，可以提高准确度C．入射角i适当大些，可以提高准确度D．入射角太大，入射光线会在玻璃砖的内表面发生全反射，使实验无法进行3、某同学做测定玻璃折射率的实验时，用他测得的多组入射角θ1与折射角θ2作出sinθ1—sinθ2图象，如右图所示，下列判断正确的是（）A、他做实验时，研究的是光线从空气射入玻璃的折射现象B、玻璃的折射率为0.67C、玻璃的折射率为1.5D、玻璃临界角的正弦值为0.674、测定玻璃的折射率时，为了减小实验误差，应该注意的是（）A．玻璃砖的宽度宜大些B．入射角应尽量小些C．大头针应垂直地插在纸面上D．大头针P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大些新课学习课前复习知识应用0.6710sinθ1Sinθ25、“测定玻璃的折射率”的实验中，所用玻璃砖的两表面aa′和bb′不平行，右图所示，则测得的折射率将（）A．偏大B．偏小C．不变D．无法确定6、某同学由于没有量角器，他在完成了光路图以后，以O点为圆心，10.00cm为半径画圆，分别交线段OA于A点，交OO′连线的延长线于C点，过A点作法线NN′的垂线AB交NN′于B点，过C点作法线NN′的垂线CD交NN′于D点，右图所示，用刻度尺量得OB=8.00cm，CD=4.00cm，由此可得出玻璃的折射率n=。7、右图所示，用某种透光物质制成的三棱镜ABC，在垂直于AC面的直线MN上插两枚大头针P1、P2，在AB面的左侧透过棱镜观察大头针P1、P2的像，调整视线方向，直到P1的像，再在观察的这一侧先后插上两枚大头针P3、P4，使P3，P4，记下P3、P4的位置，移去大头针和三棱镜，过P3、P4的位置作直线与AB面相交于D，量出该直线与AB面的夹角为45°，则该透光物质的折射率n=，并在图中画出正确完整的光路图。8、在《测定玻璃的折射率》的实验中，已画好玻璃砖界面的两直线aa′和bb′后，不慎误将玻璃砖向上平移，右图中的虚线所示，若其他操作正确，则测得的折射率将_______________（填“偏大”“偏小”或“不变”）9、用“插针法”测定透明半圆柱玻璃砖的折射率，O为玻璃砖截面的圆心，使入射光线跟玻璃砖的平面垂直，下图所示的四个图中P1、P2、P3和P4是四个学生实验插针的结果。（1）在这四个图中肯定把针插错了的是。（2）在这四个图中可以比较准确地测出折射率的是。（3）计算玻璃的折射率的公式是。10、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下图所示的四组插针结果。（1）从图上看，肯定把大头针插错了的同学是。（2）从图上看，测量结果准确度最高的同学是。11、右图所示，一半圆形玻璃外面插下P1、P2、P3、P4四个大头针，P3、P4可挡住P1、P2所成的像，已知O、P2、P1在一直线上，O、P3、P4也在一直线上，P1、P4点分别为（1，3)、(-3,-1)，则折射率为。12、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′表示另一表面，右图所示，然后，在白纸上竖直插上两枚大头针P1、P2（位置如右图），用P1、P2的连线表示入射光线。（1）为了测量折射率，应如何正确使用大头针P3、P4？。试在题图中标出P3、P4的位置。（2）然后，移去玻璃砖与大头针，试在题图中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角θ1与折射角θ2，简要写出作图步骤。。（3）写出θ1、θ2表示的折射率公式为n=。