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第十三章光实验:测定玻璃的折射率※测定玻璃砖的折射率※理解其测量原理,掌握测量方法2课内互动探究4课内课堂达标课内互动探究一、测定玻璃的折射率1.实验目的(1)明确光通过玻璃时的入射角、折射角。(2)掌握测定玻璃折射率的方法。2.实验原理如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,据n=sinθ1sinθ2计算出玻璃的折射率。3.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。4.实验步骤及调整安装(1)将白纸用图钉按在绘图板上。(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。二、实验注意事项及数据处理1.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,P2与O点之间,P3与P4之间,P3与O′之间距离要稍大一些。(2)入射角θ1应适当大一些,以减小测量角度的误差,但入射角不宜太大,也不宜太小。(3)在操作时,手不能触摸玻璃砖的光洁面。更不能把玻璃砖界面当尺子画界线。(4)在实验过程中,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。2.数据处理通过测量入射角和折射角,然后查数学用表,找出入射角和折射角的正弦值,再代入n=sinθ1sinθ2中求多次不同入射角时n的值,然后取其平均值,即为玻璃的折射率。3.主要误差有两个(1)入射光线和出射光线确定的不够精确,因此要求插大头针时两大头针间距应较大。(2)入射角、折射角测量的不精确,为减小测角时的相对误差,入射角要稍大些,但不宜太大,否则光线会从玻璃砖的侧面射出,并且入射角太大时,反射光较强,折射光会相对较弱。(2019学年江苏省扬州中学高二下学期期中)如图1所示,某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中,先将白纸平铺在木板上并用图钉固定,玻璃砖平放在白纸上,然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa′和bb′,O为直线AO与aa′的交点。在直线OA上竖直地插上P1、P2两枚大头针。(1)该同学接下来要完成的必要步骤有_________。A.插上大头针P3,使P3仅挡住P2的像B.插上大头针P3,使P3挡住P1的像和P2的像C.插上大头针P4,使P4仅挡住P3D.插上大头针P4,使P4挡住P3和P1、P2的像(2)过P3、P4作直线交bb′于O′,过O′作垂直于bb′的直线NN′,连接OO′。测量图1中角α和β的大小。则玻璃砖的折射率n=________。BDsinβsinα(3)如图2所示,该同学在实验中将玻璃砖界面aa′和bb′的间距画得过宽。若其他操作正确,则折射率的测量值________准确值(选填“大于”、“小于”或“等于”)。(4)另一位同学准确地画好玻璃砖的界面aa′和bbv后,实验过程中不慎将玻璃砖向下平移了一些,如图3所示,而实验的其他操作均正确,则折射率的测量值________准确值(选填“大于”、“小于”或“等于”)。小于等于解题指导:(1)用挡像法确定P3、P4的位置;(2)应根据折射定律n=sinβsinα,求解折射率;(3)将玻璃砖界面aa′和bb′的间距画得过宽但仍平行,导致α角偏大,由折射率公式分析误差;(4)通过作光路图,分析入射角和折射角是否变化,由折射定律分析折射率的误差。解析:(1)该同学接下来要完成的必要步骤有:确定P3大头针的位置的方法是插上大头针P3,使P3能挡住P1、P2的像。确定P4大头针的位置的方法是大头针P4能挡住P3和P1、P2的像。故该同学接下来要完成的必要步骤有:BD。(2)根据折射定律得:玻璃砖的折射率为n=sinβsinα;(3)将玻璃砖界面aa′和bb′的间距画得过宽但仍平行,而其他操作正确,导致α角偏大,由于n=sinβsinα,故折射率的测量值将偏小。(4)如图所示,虚线表示将玻璃砖向下平移后实际的光路图,而实线是作图时所采用的光路图,通过比较发现,入射角和折射角没有变化,则由折射定律得知,该同学测得的折射率将不变。〔对点训练1〕(2018·河北武邑中学期中)如图所示是利用插针法测定玻璃砖的折射率时得到的光路图。玻璃砖的入射面AB和出射面CD并不平行,则:(1)出射光线与入射光线________。(选填“平行”或“不平行”)(2)以入射点O为圆心,以R为5cm长度为半径画圆,与入射线PO交于M点,与折射线OQ交于F点,过M、F点分别向法线作垂线,量得MN=1.68cm,EF=1.12cm,则该玻璃砖的折射率n=________。不平行1.5解析:(1)因为上下表面不平行,易知出射光线和入射光线不平行;(2)根据折射定律得n=sinαsinβ=MNEF=1.681.12=1.5。
本文标题:2019-2020学年高中物理 第13章 光 实验:测定玻璃的折射率课件 新人教版选修3-4
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