《高考物理一輪復習 第十三章 振動與波 光學 相對論 第6講 實驗 測定玻璃的折射率課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高考物理一輪復習 第十三章 振動與波 光學 相對論 第6講 實驗 測定玻璃的折射率課件（21頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、課標版課標版 物理物理第6講實驗：測定玻璃的折射率 實驗目的實驗目的 1.測定玻璃的折射率。2.學會用插針法確定光路。 實驗原理實驗原理 如圖所示,當光線AO以一定的入射角1穿過兩面平行的玻璃磚時,通過插針法找出跟入射光線AO對應的出射光線OB,從而確定折射光線OO和折射角2,再根據(jù)n=或n=算出玻璃的折射率。12sinsinPNQN教材研讀教材研讀 實驗器材實驗器材 玻璃磚、白紙、木板、大頭針(四枚)、圖釘(四枚)、量角器(或圓規(guī))、三角板(或直尺)、鉛筆。 實驗步驟實驗步驟 1.首先把白紙鋪在木板上并用圖釘將白紙固定;2.在白紙上畫一直線aa作為界面,過aa上的一點O畫出界面的法線NN,并

2、畫一條線段AO作為入射光線。3.把長方體玻璃磚放在白紙上,并使其長邊與aa重合,再用直尺畫出玻璃磚的另一邊bb。4.在線段AO上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2。5.從玻璃磚bb一側(cè)透過玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像,調(diào)整視線的方向直到P1的像被P2的像擋住。再在bb一側(cè)插上兩枚大頭針P3、P4,使P3能擋住P1、P2的像,P4能擋住P3本身及P1、P2的像。6.移去玻璃磚,在拔掉P1、P2、P3、P4四枚大頭針的同時分別記下它們的位置,過P3、P4作直線OB交bb于O。連接O、O,OO就是玻璃磚內(nèi)折射光線的方向。AON為入射角,OON為折射角。7.改變?nèi)肷浣?重復實驗。 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理 1.

3、計算法用量角器測量入射角1和折射角2,并查出其正弦值sin 1和sin 2。算出不同入射角時的值,并取平均值。12sinsin2.作sin 1-sin 2圖像改變不同的入射角1,測出不同的折射角2,作sin 1-sin 2圖像,由n=可知圖像應為直線,如圖所示,其斜率為折射率。3.“單位圓法”確定sin 1、sin 2,計算折射率n12sinsin以入射點O為圓心,以一定長度R為半徑畫圓,交入射光線AO于P點,交折射光線OO于Q點,過P作CD的垂線PN,過Q作CD的垂線QN,如圖所示,則sin 1=,sin 2=,又OP=OQ=R,則n=,只要用刻度尺測出PN、QN的長度就可以求出n。PNOP

4、QNOQ12sinsinPNQN 注意事項注意事項 1.實驗時,應盡可能將大頭針豎直插在紙上,且P1和P2之間、P3和P4之間、P2與O、P3與O之間距離要稍大一些。2.入射角1不宜太大(接近90),也不宜太小(接近0)。太大:反射光較強,出射光較弱;太小:入射角、折射角測量的誤差較大。3.操作時,手不能觸摸玻璃磚的光潔光學面,更不能把玻璃磚界面當尺子畫邊界線。4.實驗過程中,玻璃磚與白紙的相對位置不能改變。5.玻璃磚應選用寬度較大的,宜在5 cm以上,若寬度太小,則測量誤差較大。 誤差分析誤差分析 1.入射光線、出射光線確定的準確性造成誤差,故入射側(cè)、出射側(cè)所插兩枚大頭針間距應大一些。2.入

5、射角和折射角的測量造成誤差,故入射角應適當大些,以減小測量的誤差?？键c一實驗原理與操作考點一實驗原理與操作 考點突破考點突破典例典例1 1用三棱鏡做測定玻璃折射率的實驗,先在白紙上放好三棱鏡,在棱鏡的一側(cè)插上兩枚大頭針P1和P2,然后在棱鏡的另一側(cè)觀察,調(diào)整視線,使P1的像被P2的像擋住,接著在眼睛所在的一側(cè)插兩枚大頭針P3、P4,使P3擋住P1、P2的像,P4擋住P3本身和P1、P2的像。在紙上標出大頭針位置和三棱鏡位置如圖所示:(1)在圖上作出光路;(2)為了測出玻璃的折射率,需要測量的是 ,在圖上標出它們;(3)計算折射率的公式是n= 。答案見解析解析 (1)如圖所示。(2)需要測量的物

6、理量有:入射角1,折射角2,見圖。(3)n=,用量角器量出1、2,查出 sin 1、sin 2的值代入可求出n。12sinsin1-1 2015北京理綜,21(1)“測定玻璃的折射率”的實驗中,在白紙上放好玻璃磚,aa和bb分別是玻璃磚與空氣的兩個界面,如圖1所示。在玻璃磚的一側(cè)插上兩枚大頭針P1和P2,用“+”表示大頭針的位置,然后在另一側(cè)透過玻璃磚觀察,并依次插上大頭針P3和P4。在插P3和P4時,應使 (選填選項前的字母)。A.P3只擋住P1的像B.P4只擋住P2的像C.P3同時擋住P1、P2的像答案 C P3應同時擋住P1、P2的像,P4應擋住P3本身和P1、P2的像,故選項C正確。圖

7、1 1-2在用插針法測定玻璃的折射率的實驗中,某同學操作步驟如下:用圖釘將記錄光路的白紙固定在平木板上;手拿玻璃磚的毛面或棱,將其輕放在白紙上;用鉛筆環(huán)繞玻璃磚畫出邊界aa和bb;在aa上選擇一點O,作為不同入射角的入射光線的共同入射點,畫出入射角i分別為0、30、45的入射光線;用“插針法”分別得到各條入射光線的折射光線,觀察時著重看大頭針的針帽是否在一條直線上,取下玻璃磚、大頭針,連線,得到折射光線,量出各個折射角r;按公式分別計算,取三個值的算術平均值。sinsinir(1)以上步驟中有錯誤或不妥之處的是 。(2)應改正為 。答案 (1) (2)在中應先畫出一條直線,把玻璃磚的一邊與其重

8、合,再使直尺與玻璃磚的另一界面對齊,移動玻璃磚后再畫另一邊界線;在中入射角要取0以外的三組數(shù)據(jù);在中大頭針要豎直插牢,觀察時看針腳是否在同一條直線上解析 在本題中步驟操作不當,不應該用玻璃磚代替直尺畫兩界面aa、bb,這樣很容易破壞玻璃磚的光學面。步驟中入射角不應該取0,這樣無法確定折射角。步驟中,觀察時應著重看大頭針的針腳部分不應看針帽部分是否在同一直線上?？键c二數(shù)據(jù)處理和誤差分析考點二數(shù)據(jù)處理和誤差分析典例典例2某校開展研究性學習,某研究小組根據(jù)光學知識,設計了一個測液體折射率的儀器。如圖所示,在一個圓盤上,過其圓心O作兩條相互垂直的直徑BC、EF。在半徑OA上,垂直盤面插上兩枚大頭針P1

9、、P2并保持位置不變。每次測量時讓圓盤的下半部分豎直進入液體中,而且總使得液面與直徑BC相平,EF作為界面的法線,而后在圖中右上方區(qū)域觀察P1、P2,在圓周EC部分插上P3,使P3擋住P1、P2的像。同學們通過計算,預先在圓周EC部分刻好了折射率的值,這樣只要根據(jù)P3所插的位置,就可以直接讀出液體折射率的值。(1)若AOF=30,OP3與OC之間的夾角為30,則P3處刻的折射率的值為 。(2)圖中P3、P4兩處,對應折射率大的是 。(3)做AO的延長線交圓周于K,K處對應的折射率為 。答案 (1)1.73 (2)P4 (3)1解析 (1)根據(jù)折射定律有n=,題中1=EOP3=-COP3=60,

10、2=AOF=30,所以n=1.73。(2)在折射角相同的情況下,圖中P4對應的EOP4大于P3所對應的EOP3,所以P4處對應的折射率大。(3)因A、O、K在一條直線上,入射角等于折射角,所以K處對應的折射率應為1。12sinsin2sin60sin302-1某同學利用“插針法”測定玻璃的折射率,所用的玻璃磚兩面平行。正確操作后,作出的光路圖及測出的相關角度如圖所示。此玻璃的折射率計算式為n= (用圖中的1、2表示);如果有幾塊寬度大小不同的平行玻璃磚可供選擇,為了減小誤差,應選用寬度 (填“大”或“小”)的玻璃磚來測量。答案大解析根據(jù)折射率定義可知n=。玻璃磚寬度大些,光線穿過時的側(cè)移量就會

11、大些,測量時誤差會小些。12coscos12sin(90)sin(90)12coscos2-2在用插針法測定玻璃磚折射率的實驗中,甲、乙、丙三位同學在紙上畫出的界面aa、bb與玻璃磚位置的關系分別如圖、和所示,其中甲、丙兩同學用的是矩形玻璃磚,乙同學用的是梯形玻璃磚。他們的其他操作均正確,且均以aa、bb為界面畫光路圖,則(1)甲同學測得的折射率與真實值相比 (填“偏大”、“偏小”或“不變”)。(2)乙同學測得的折射率與真實值相比 (填“偏大”、“偏小”或“不變”)。(3)丙同學測得的折射率與真實值相比 。答案 (1)偏小(2)不變(3)可能偏大、可能偏小、可能不變解析 (1)用圖測定折射率時,會導致玻璃中折射光線偏折小了,所以折射角增大,折射率減小。(2)用圖測折射率時,只要操作正確,所測折射率與真實值相等,與玻璃磚形狀無關。(3)用圖測折射率時,因為界面bb部分在玻璃磚外側(cè),部分在內(nèi)側(cè),故無法確定折射光線偏折的大小,所以測得的折射率可能偏大、可能偏小、可能不變。