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1、實驗十五 測定玻璃的折射率(解析版)1.實驗?zāi)康恼莆諟y定玻璃折射率的方法。2.實驗原理用插針法確定光路，找出跟入射光線相對應(yīng)的折射光線，用量角器測入射角1和折射角2，根據(jù)折射定律計算出玻璃的折射率n。3.實驗器材玻璃磚、白紙、木板、大頭針四枚、圖釘四枚、量角器、三角板(或直尺)、鉛筆。4.實驗步驟(1)如圖所示，將白紙用圖釘釘在平木板上。 (2)在白紙上畫出一條直線aa作為界面(線)，過aa上的一點O畫出界面的法線NN，并畫一條線段AO作為入射光線。(3)把長方形玻璃磚放在白紙上，使它的長邊跟aa對齊，畫出玻璃磚的另一邊bb。(4)在直線AO上豎直插上兩枚大頭針P1、P2，透過玻璃磚觀察大頭針

2、P1、P2的像，調(diào)整視線方向直到P2的像擋住P1的像。再在觀察者一側(cè)豎直插上兩枚大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P3及P1、P2的像，記下P3、P4的位置。(5)移去大頭針和玻璃磚，過P3、P4所在處作直線OB與bb交于O，直線OB就代表了沿AO方向入射的光線通過玻璃磚后的傳播方向。(6)連接OO，入射角1AON，折射角2OON，用量角器量出入射角和折射角，從三角函數(shù)表中查出它們的正弦值，把這些數(shù)據(jù)記錄在自己設(shè)計的表格中。(7)用上述方法求出入射角分別為30、45、60時的折射角，查出它們的正弦值，填入表格中。(8)算出不同入射角的比值，最后求出在幾次實驗中所測的平均值，即

3、為玻璃磚的折射率。5.數(shù)據(jù)處理處理方式一：在找到入射光線和折射光線以后，以入射點O為圓心，以任意長為半徑畫圓，分別與AO交于C點，與OO(或OO的延長線)交于D點，過C、D兩點分別向NN作垂線，交NN于C、D，用直尺量出CC和DD的長，如圖甲所示。由于sin 1，sin 2，而CODO，所以折射率n。重復(fù)以上實驗，求得各次折射率的計算值，然后求其平均值即為玻璃磚折射率的測量值。處理方式二：根據(jù)折射定律可得n，因此有sin 2sin 1。在多次改變?nèi)肷浣?、測量相對應(yīng)的入射角和折射角正弦值基礎(chǔ)上，以sin 1值為橫坐標、以sin 2值為縱坐標，建立直角坐標系如圖乙所示，描數(shù)據(jù)點，過數(shù)據(jù)點連線得到一

4、條過原點的直線。求解圖線斜率，設(shè)斜率為k，則k，故玻璃磚折射率n。6.注意事項(1)實驗時，盡可能將大頭針豎直插在紙上，且大頭針之間及大頭針與光線轉(zhuǎn)折點之間的距離要稍大一些。(2)入射角1應(yīng)適當大一些，以減小測量角度的誤差，但入射角不宜太大。(3)在操作時，手不能觸摸玻璃磚的光潔面。更不能把玻璃磚界面當尺子畫界線。(4)在實驗過程中，玻璃磚與白紙的相對位置不能改變。(5)玻璃磚應(yīng)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。七、實驗誤差(1)入射光線和出射光線確定的不夠精確。因此要求插大頭針時兩大頭針間距應(yīng)稍大。(2)入射角、折射角測量的不精確。為減小測角時的相對誤差，入射角要

5、稍大些，但不宜太大，入射角太大時，反射光較強，折射光會相對較弱?！镜淅?】在測定玻璃磚折射率的實驗中為了減小實驗誤差，以下說法錯誤的是()A玻璃磚的寬度宜大些B入射角應(yīng)盡量小些C大頭針應(yīng)垂直地插在紙面上D大頭針P1與P2及P3與P4之間的距離應(yīng)適當大些【解析】玻璃磚寬度大些，可減小測量誤差；大頭針垂直插在紙面上以及大頭針P1與P2及P3與P4之間的距離適當大些，可減小確定光路方向時的誤差，A、C、D正確；入射角不能太大也不能太小，入射角較小時，測量誤差較大，B錯誤。【答案】B【針對訓練1】用兩面平行的玻璃磚測定玻璃的折射率的實驗中，已畫好玻璃磚界面aa和bb，不慎將玻璃磚向上平移了一些，放在如

6、圖所示的位置上，而實驗中其他操作均正確，測得的折射率將()A偏大B偏小C不變 D無法確定【解析】可作出經(jīng)過玻璃磚的光路圖，由幾何知識可知，測出的折射角與正確值相同?！敬鸢浮緾【典例2】在“測定玻璃折射率”的實驗中：(1)操作步驟如下：先在白紙上畫出一條直線aa代表兩種介質(zhì)的界面，過aa上的O點畫出界面的法線NN，并畫一條線段AO作為入射光線把長方形玻璃磚放在白紙上，使它的長邊跟aa對齊在線段AO上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2，透過玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像調(diào)整視線方向，直到P1的像被P2擋住再在觀察的這一側(cè)插兩枚大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P1、P2的像和P3，記

7、下P3、P4的位置移去大頭針和玻璃磚，連接P3、P4作為折射光線，測量出入射角1與折射角2，填入表格中上述操作步驟中存在嚴重的缺漏，應(yīng)做的補充是_.(2)實驗中測出了多組入射角1與折射角2，并作出了sin 1 sin 2圖象如圖所示則下列說法正確的_A實驗時，光線是由空氣射入玻璃B玻璃的折射率為0.67C玻璃的折射率為1.5【解析】(1)步驟中應(yīng)在白紙上畫出玻璃磚的另一個界面bb，步驟中應(yīng)通過P3、P4的連線與bb的交點O和aa上的入射點O，作出玻璃磚中的光線OO.(2)由圖可看出入射角1小于折射角2，因此，光線應(yīng)該是由玻璃射入空氣；則玻璃折射率n1.5，所以選項C正確【答案】(1)見解析(2

8、)C【針對訓練2】如圖甲所示為光學實驗用的長方體玻璃磚，它的_面不能用手直接接觸。在用插針法測定玻璃磚折射率的實驗中，兩位同學繪出的玻璃磚和三個針孔a、b、c的位置相同，且插在c位置的針正好擋住插在a、b位置的針的像，但最后一個針孔的位置不同，分別為d、e兩點，如圖乙所示，計算折射率時，用_(填“d”或“e”)點得到的值較小，用_(填“d”或“e”)點得到的值誤差較小。【解析】進行實驗時，應(yīng)保持玻璃磚的光學面清潔，不能用手直接觸摸光學面。計算玻璃的折射率時，需將c點與d點或e點連接，即為出射光線，連接d點時，入射光ab的折射角較大，計算出的折射率較小。因為玻璃磚的兩光學面平行，出射光與入射光應(yīng)

9、該平行，根據(jù)圖中d、e兩點的位置，用e點時出射光與入射光更接近于平行，誤差較小。【答案】光學de【典例3】如圖所示，某同學用插針法測定一半圓形玻璃磚的折射率。在平鋪的白紙上垂直紙面插大頭針P1、P2確定入射光線，并讓入射光線過圓心O，在玻璃磚(圖中實線部分)另一側(cè)垂直紙面插大頭針P3，使P3擋住P1、P2的像，連接OP3，圖中MN為分界面，虛線半圓與玻璃磚對稱，B、C分別是入射光線、折射光線與圓的交點，AB、CD均垂直于法線并分別交法線于A、D點。 (1)設(shè)AB的長度為l1，AO的長度為l2，CD的長度為l3，DO的長度為l4，為較方便地表示出玻璃磚的折射率，需用刻度尺測量_，則玻璃磚的折射率

10、可表示為_。(2)該同學在插大頭針P3前不小心將玻璃磚以O(shè)為圓心順時針轉(zhuǎn)過一小角度，由此測得玻璃磚的折射率將_(選項“偏大”“偏小”或“不變”)?！窘馕觥?1)sin i，sin r，因此玻璃的折射率n，因此只需測量l1和l3即可。(2)當玻璃磚順時針轉(zhuǎn)過一個小角度時，在處理數(shù)據(jù)時，認為l1是不變的，即入射角不變，而l3減小，所以測量值n將偏大?！敬鸢浮?1)l1和l3n(2)偏大【針對訓練3】如圖所示某同學在測定一厚度均勻的圓柱形玻璃的折射率時，先在白紙上作一與玻璃圓柱同半徑的圓，圓心為O，將玻璃圓柱平放在白紙上，使其邊界與所畫的圓重合。在玻璃一側(cè)豎直插兩枚大頭針P1和P2，再在另一側(cè)先后插

11、兩枚大頭針P3和P4，使從另一側(cè)隔著玻璃觀察時，大頭針P4和P3與P2和P1的像恰在一直線上，移去玻璃圓柱和大頭針后，在白紙上的圖中畫出： (1)沿P1和P2連線方向的入射光線通過圓柱形玻璃后的傳播方向。(2)光線在玻璃內(nèi)的傳播方向。(3)在光線的入射點作法線，標出入射角1和折射角2。(4)寫出計算玻璃折射率的公式(不必計算)。【解析】過P1、P2作直線交圓周于O1點，過點O1作法線O1O；過P3、P4作直線為出射光線，交圓周于O2點；過O2O作直線為法線。連接O1O2為入射光線在玻璃內(nèi)的折射光線。量出入射角1和折射角2，由公式n12可求出折射率。如圖所示?！敬鸢浮恳娊馕觥镜淅?】某同學通過實

12、驗測定半圓形玻璃磚的折射率n。如圖甲所示，O是圓心，MN是法線，AO、BO分別表示某次測量時光線在空氣和玻璃磚中的傳播路徑。該同學測得多組入射角i和折射角r，作出sin isin r圖像如圖乙所示。則()A光由A經(jīng)O到B，n1.5B光由B經(jīng)O到A，n1.5C光由A經(jīng)O到B，n0.67D光由B經(jīng)O到A，n0.67【解析】由sin isin r圖像可知，同一光線sin rsin i，即ri，故r為光線在空氣中傳播時光線與法線的夾角，則BO為入射光線，OA為折射光線，即光線由B經(jīng)O到A，折射率n1.5，故選項B正確，選項A、C、D錯誤。【答案】B【針對訓練4】用圓弧狀玻璃磚做測定玻璃折射率的實驗時，

13、先在白紙上放好圓弧狀玻璃磚，在玻璃磚的一側(cè)豎直插上兩枚大頭針P1、P2，然后在玻璃磚的另一側(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和P4，使P3擋住P1和P2的像，P4擋住P3以及P1和P2的像，在紙上標出大頭針位置和圓弧狀玻璃磚輪廓如圖甲所示(O為兩圓弧圓心，圖中已畫出經(jīng)過P1、P2點的入射光線)。(1)在圖上補畫出所需的光路。(2)為了測出玻璃的折射率，需要測量入射角1和折射角2，請在圖中的AB分界面上畫出這兩個角。(3)多次改變?nèi)肷浣?，測得幾組入射角和折射角，根據(jù)測得的入射角和折射角的正弦值，畫出了如圖乙所示的圖像，由圖像可知該玻璃的折射率n_?！窘?/p>

14、析】 (1)連接P3、P4與CD交于一點，此交點即為光線從玻璃磚中射出的位置，又由于P1、P2的連線與AB的交點即為光線進入玻璃磚的位置，連接兩點即可作出玻璃磚中的光線，如圖所示。(2)連接O點與光線在AB上的入射點即為法線，作出入射角和折射角如圖中1、2所示。(3)圖像的斜率kn，由題圖乙可知斜率為1.5，即玻璃的折射率為1.5?！敬鸢浮?1)如解析圖所示(2)如解析圖中1、2所示(3)1.5【典例5】如圖所示是利用插針法測定玻璃磚的折射率的實驗得到的光路圖。玻璃磚的入射面AB和出射面CD并不平行，則 (1)出射光線與入射光線_(選填“仍平行”或“不再平行”)。(2)以入射點O為圓心，以R5 cm長度為半徑畫圓，與入射光線PO交于M點，與折射光線OQ交于F點，過M、F點分別向法線作垂線，量得MN1.68 cm，EF1.12 cm，則該玻璃磚的折射率n_?！窘馕觥?(1)由于玻璃磚的入射面AB和出射面CD并不平行，所以出射光線與入射光線不再平行。(2)該玻璃磚的折射率n1.5。【答案】(1)不再平行(2)1.5更多資源關(guān)注微信公眾號：學起而飛