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人教版2019版高考物理一轮复习 实验课件:15 测定玻璃的折射率课件_图文

实验15 测定玻璃的折射率 -2- 一、实验目的 1.测定玻璃的折射率。 2.学会用插针法确定光路。 二、实验原理 实验原理如图所示,当光线AO1以一定的入射角θ1穿过两面平行 的玻璃砖时,通过插针法找出跟入射光线AO1对应的出射光线O2B, θ 1 PN 从而找出折射光线O1O2和折射角θ2,再根据 n= ,求出玻 或 n= θ 2 QN ' 璃的折射率。 -3- 三、实验器材 木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、刻度尺、铅笔。 四、实验步骤 1.如图所示,把白纸铺在木板上。 -4- 2.在白纸上画一直线aa'作为界面,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,并使其长边与aa'重合,再用刻度尺 画出玻璃砖的另一边bb'。 4.在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2。 5.从玻璃砖bb'一侧透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像,调整视线 的方向直到P1的像被P2的像挡住。再在bb'一侧插上两枚大头针P3、 P4,使P3能挡住P1、P2的像,P4能挡住P3本身及P1、P2的像。 6.移去玻璃砖,在拔掉P1、P2、P3、P4的同时分别记下它们的位 置,过P3、P4作直线O'B交bb'于O'。连接O、O',OO'就是玻璃砖内折 射光线的方向。∠AON为入射角,∠O'ON'为折射角。 7.改变入射角,重复实验。 -5- 五、数据处理 1.计算法 用量角器测量入射角θ1和折射角θ2,并查出其正弦值sin θ1和sin θ2。 θ 算出不同入射角时的 θ1 ,并取平均值。 2 2.作sin θ1-sin θ2图象 改变不同的入射角θ1,测出不同的折射角θ2,作sin θ1-sin θ2图象,由 θ1 n= 可知图象应为直线,如图所示,其斜率为折射率。 θ2 -6- 3.辅助线段法 利用刻度尺作辅助线,测出辅助线的长度大小,求玻璃的折射率。 如图所示,作辅助线 AB,且垂直于 OB,量出 AB、 OA,作辅助线 CD, 且垂直于 OD,量出 CD、OC,则 sin θ1=OA,sin θ2=OC,即可求出 n=θ1 = 2 AB CD θ AB· OC 。 OA· CD -7- 4.单位圆法 以入射点 O 为圆心,以适当长度 R 为半径画圆,交入射光线 OA 于 E 点,交折射光线 OO'于 E'点,过 E 作 NN'的垂线 EH,过 E'作 NN' 的垂线 E'H'。如图所示,sin θ1= ,sin θ2= EH E 'H ' OE EH E 'H ' OE ' ,OE=OE'=R,则 n= θ 1 θ 2 = 。只要用刻度尺量出 EH、E'H'的长度就可以求出 n。 -8- 六、误差分析 1.入射光线、出射光线确定的准确性造成误差,故在 入射侧和出射侧所插两枚大头针的间距应大一些。 2.入射角和折射角的测量造成误差。入射角应适当大些,可以减 小测量的相对误差。 -9- 七、注意事项 1.实验时,应尽可能将大头针竖直插在纸上,且P1和P2之间、P3和 P4之间、P2与O、P3与O'之间距离要稍大一些。 2.入射角θ1不宜太大(接近90°),也不宜太小(接近0°)。当θ1太大时, 反射光较强,出射光较弱;当θ1太小时,入射角、折射角测量的相对 误差较大。 3.操作时,手不能触摸玻璃砖的光洁光学面,更不能把玻璃砖界面 当作尺子画界线。 4.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。 -10考点一 考点二 实验原理与操作 例1在测定玻璃的折射率的实验中,在白纸上放好玻璃砖,aa'和bb' 分别是玻璃砖与空气的两个界面,如图所示。在玻璃砖的一侧插上 两枚大头针P1和P2,用“×”表示大头针的位置,然后在另一侧透过 玻璃砖观察,并依次插上大头针P3和P4。在插P3和P4时,应使 (选填选项前的字母)。 关闭 关闭 实验中,在插P3时,应同时挡住P1、P2的像;在插P4时,应同时挡住P3和P1、 A.P3只挡住 P P2的像。选项 C 正确。 1的像 C B.P4只挡住P2的像 关闭 C.P3同时挡住P1、P2的像 解析 答案 -11考点一 考点二 例2在测定玻璃的折射率实验中,某同学经正确操作插好了4枚大 头针,如图甲所示。 -12考点一 考点二 (1)在图丙中画出完整的光路图。 丙 (2)对你画出的光路图进行测量和计算,求得该玻璃砖的折射率 n= (保留三位有效数字)。 (3)为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象,某同学做了两次实 验,经正确操作插好了8枚大头针,如图乙所示。图中P1和P2是同一 入射光线上的2枚大头针,其对应出射光线上的2枚大头针是P3和 (选填“A”或“B”)。 -13考点一 考点二 解析:(1)如图a所示。 图a (2)折射率 n= sin sin sin ,sin i 与 sin γ 可利用图中的方格进行粗略的计算, 5.3 5.32 +4 或是利用刻度尺测量计算,sin i= 则 n= sin ≈0.798,sin γ= 2 2.2 2.22 +3.62 ≈0.521, = 0.798 0.521 ≈1.53。 -14考点一 考点二 (3)光路图如图b所示,光线经两边沿相互平行的玻璃砖,出射光线 平行于入射光线,即MN∥P4B。P1P2光线从棱镜右边侧面射出向底 边偏折,如图b中P3A,所以填A。 图b 答案: (1)见解析图a (2)1.53(1.50~1.56均正确) (3)A -15考点一 考点二 数据处理与误差分析 例3某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率,所用的玻璃砖两 面平行。正确操作后,作出的光路图及测出的相关角度如图所示。 关闭 (1)光线由空气射入玻璃的入射角 ,折射角 r


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