实验15 测定玻璃的折射率(原卷版)-高中物理.docx

1、更多资源关注微信公众号：学起而飞 实验十五实验十五测定玻璃的折射率测定玻璃的折射率(原卷版原卷版) 1.实验目的 掌握测定玻璃折射率的方法。 2.实验原理 用插针法确定光路，找出跟入射光线相对应的折射光线，用量角器测入射角1和折射角2，根据折射定 律计算出玻璃的折射率 nsin 1 sin 2。 3.实验器材 玻璃砖、白纸、木板、大头针四枚、图钉四枚、量角器、三角板(或直尺)、铅笔。 4.实验步骤 (1)如图所示，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

2、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 OB 与 bb交于 O，直线 OB 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1AON，折射角2OON，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

3、数据记录在自己设计的表格中。 (7)用上述方法求出入射角分别为 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sin 1 sin 2，最后求出在几次实验中所测 sin 1 sin 2的平均值，即为玻璃砖的折射率。 5.数据处理 处理方式一：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，如图甲所示。 由于 sin 1CC CO，sin 2DD DO ， 更多资源关注微信公众号

4、：学起而飞 而 CODO，所以折射率 nsin 1 sin 2 CC DD。 重复以上实验，求得各次折射率的计算值，然后求其平均值即为玻璃砖折射率的测量值。 处理方式二：根据折射定律可得 nsin 1 sin 2， 因此有 sin 21 nsin 1。 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 sin 1值为横坐标、以 sin 2值为 纵坐标，建立直角坐标系如图乙所示，描数据点，过数据点连线得到一条过原点的直线。 求解图线斜率，设斜率为 k，则 k1 n，故玻璃砖折射率 n 1 k。 6.注意事项 (1)实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且大头针之间及大头针与光线转折点之

5、间的距离要稍大一 些。 (2)入射角1应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜太大。 (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 5 cm 以上。若宽度太小，则测量误差较大。 七、实验误差 (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稍大。 (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，入射角 太大时，反射光较强，折射光会相对较弱。 【典例 1】在测定玻璃砖折射率的实验中为了减小实验误差，以下说法错

6、误的是() 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与 P2及 P3与 P4之间的距离应适当大些 【针对训练 1】用两面平行的玻璃砖测定玻璃的折射率的实验中，已画好玻璃砖界面 aa和 bb，不慎将 玻璃砖向上平移了一些，放在如图所示的位置上，而实验中其他操作均正确，测得的折射率将() 更多资源关注微信公众号：学起而飞 A偏大B偏小 C不变D无法确定 【典例 2】在“测定玻璃折射率”的实验中： (1)操作步骤如下： 先在白纸上画出一条直线 aa代表两种介质的界面，过 aa上的 O 点画出界面的法线 NN，并画一条 线段 AO 作为入射光线 把长方形玻璃

7、砖放在白纸上，使它的长边跟 aa对齐 在线段 AO 上竖直地插上两枚大头针 P1、P2，透过玻璃砖观察大头针 P1、P2的像调整视线方向， 直到 P1的像被 P2挡住再在观察的这一侧插两枚大头针 P3、P4，使 P3挡住 P1、P2的像，P4挡住 P1、P2 的像和 P3，记下 P3、P4的位置 移去大头针和玻璃砖，连接 P3、P4作为折射光线，测量出入射角1与折射角2，填入表格中 上述操作步骤中存在严重的缺漏，应做的补充是_ _. (2)实验中测出了多组入射角1与折射角2，并作出了 sin 1sin 2图象如图所示则下列说法正确的 _ A实验时，光线是由空气射入玻璃 B玻璃的折射率为 0.6

8、7 C玻璃的折射率为 1.5 【针对训练 2】如图甲所示为光学实验用的长方体玻璃砖，它的_面不能用手直接接触。在用插 针法测定玻璃砖折射率的实验中，两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔 a、b、c 的位置相同，且插在 c 位置的 针正好挡住插在 a、b 位置的针的像，但最后一个针孔的位置不同，分别为 d、e 两点，如图乙所示，计算 折射率时，用_(填“d”或“e”)点得到的值较小，用_(填“d”或“e”)点得到的值误差较小。 【典例 3】如图所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率。在平铺的白纸上垂直纸面插大头 更多资源关注微信公众号：学起而飞 针 P1、P2确定入射光线，并让入射光线过圆心

9、O，在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针 P3， 使 P3挡住 P1、P2的像，连接 OP3，图中 MN 为分界面，虚线半圆与玻璃砖对称，B、C 分别是入射光线、 折射光线与圆的交点，AB、CD 均垂直于法线并分别交法线于 A、D 点。 (1)设 AB 的长度为 l1，AO 的长度为 l2，CD 的长度为 l3，DO 的长度为 l4，为较方便地表示出玻璃砖的 折射率，需用刻度尺测量_，则玻璃砖的折射率可表示为_。 (2)该同学在插大头针 P3前不小心将玻璃砖以 O 为圆心顺时针转过一小角度， 由此测得玻璃砖的折射率 将_(选项“偏大”“偏小”或“不变”)。 【针对训练 3】如图所示某

10、同学在测定一厚度均匀的圆柱形玻璃的折射率时，先在白纸上作一与玻璃 圆柱同半径的圆，圆心为 O，将玻璃圆柱平放在白纸上，使其边界与所画的圆重合。在玻璃一侧竖直插两 枚大头针 P1和 P2，再在另一侧先后插两枚大头针 P3和 P4，使从另一侧隔着玻璃观察时，大头针 P4和 P3 与 P2和 P1的像恰在一直线上，移去玻璃圆柱和大头针后，在白纸上的图中画出： (1)沿 P1和 P2连线方向的入射光线通过圆柱形玻璃后的传播方向。 (2)光线在玻璃内的传播方向。 (3)在光线的入射点作法线，标出入射角1和折射角2。 (4)写出计算玻璃折射率的公式(不必计算)。 【典例 4】某同学通过实验测定半圆形玻璃砖

11、的折射率 n。如图甲所示，O 是圆心，MN 是法线，AO、 BO 分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径。该同学测得多组入射角 i 和折射角 r，作出 sin isin r 图像如图乙所示。则() A光由 A 经 O 到 B，n1.5 B光由 B 经 O 到 A，n1.5 C光由 A 经 O 到 B，n0.67 D光由 B 经 O 到 A，n0.67 【针对训练 4】用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时，先在白纸上放好圆弧状玻璃砖，在玻璃砖 更多资源关注微信公众号：学起而飞 的一侧竖直插上两枚大头针 P1、P2，然后在玻璃砖的另一侧观察，调整视线使 P1的像被 P2的像挡住，接着

12、在眼睛所在的一侧插两枚大头针 P3和 P4，使 P3挡住 P1和 P2的像，P4挡住 P3以及 P1和 P2的像，在纸上标 出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓如图甲所示(O 为两圆弧圆心，图中已画出经过 P1、P2点的入射光线)。 (1)在图上补画出所需的光路。 (2)为了测出玻璃的折射率，需要测量入射角1和折射角2，请在图中的 AB 分界面上画出这两个角。 (3)多次改变入射角，测得几组入射角和折射角，根据测得的入射角和折射角的正弦值，画出了如图乙 所示的图像，由图像可知该玻璃的折射率 n_。 【典例 5】如图所示是利用插针法测定玻璃砖的折射率的实验得到的光路图。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“仍平行”或“不再平行”)。 (2)以入射点 O 为圆心，以 R5 cm 长度为半径画圆，与入射光线 PO 交于 M 点，与折射光线 OQ 交于 F 点，过 M、 F 点分别向法线作垂线，量得 MN1.68 cm， EF1.12 cm， 则该玻璃砖的折射率 n_。