实验十四　测定玻璃的折射率.pptVIP

实验十四 测定玻璃的折射率,用插针法测定玻璃的折射率,玻璃砖、木板、白纸、图钉、大头针、量角器、三角板、铅笔,1如图1所示，将白纸用图钉按在绘图板上，先在白纸上画出一条直线aa作为界面，过aa上的一点O画出界面的法线MN，并画一条线段AO作为入射光线 2把平行玻璃砖平放在白纸上，使它的长边跟aa对齐，画出玻璃砖的另一条长边bb.,图1,3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，调整视线的方向，直到P1的像被P2挡住再在观察的这一侧依次插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P1、P2的像及P3，记下P3、P4的位置 4移去玻璃砖连接P3、P4并延长交bb于O，连接OO即为折射光线，入射角1AOM，折射角2OON. 5用量角器测出入射角和折射角，查出它们的正弦值，将数据填入表格中 6改变入射角1，重复实验步骤，列表记录相关测量数据,附：实验数据的处理方法有,图2,图3,1玻璃砖应选用厚度、宽度较大的 2大头针要插得竖直，且间隔要大些 3入射角不宜过大或过小，一般在1575之间 4玻璃砖的折射面要画准，不能用玻璃砖界面代替直尺画界线 5实验过程中，玻璃砖和白纸的相对位置不能改变,题型一 对实验原理及操作步骤的考查 例1 一块玻璃砖有两个相互平行的表面，其中一个表面是镀银的(光线不能通过此表面)现要测定此玻璃的折射率给定的器材还有：白纸 图4,、铅笔、大头针4枚(P1、P2、P3、P4)、带有刻度的直角三角板、量角器 实验时，先将玻璃砖放到白纸上，使上述两个相互平行的表面与纸面垂直在纸上画出直线aa和bb，aa表示镀银的玻璃表面，bb表示另一表面，如图4所示然后在白纸上竖直插上两枚大头针P1、P2.用P1、P2的连线表示入射光线,(1)为了测量折射率，应如何正确使用大头针P3、P4? _ 试在题图中标出P3、P4的位置 (2)然后，移去玻璃砖与大头针试在题图中通过作图的方法标出光线从空气中射到玻璃中的入射角1与折射角2.简要写出作图步骤 _ (3)写出用1、2表示的折射率公式为n_.,解析 (1)在bb一侧观察P1、P2(经bb折射，aa反射，再经bb折射后)的像，在适当的位置插上P3，使得P3与P1、P2的像在一条直线上，即让P3挡住P1、P2的像；再插上P4，让它挡住P2(或P1)的像和P3，P3、P4的位置如图5所示 图5,(2)过P1、P2作直线与bb交于O； 过P3、P4作直线与bb交于O； 利用刻度尺找到OO的中点M； 过O点作bb的垂线CD，过M点作bb的垂线与aa相交于N，连接ON； P1OD1，CON2. 答案 见解析,题后反思 注重对实验基本原理、基本技能和方法的考查，一直是高考命题的根本原则因此，理解并熟练掌握实验的原理、方法，是学生做好实验和备考的重中之重另外，在数据处理上，可将正弦之比转化为线段长度之比，使数据处理变得简单而准确,变式11 用三棱镜做测定玻璃折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像， P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图6所示,图6,(1)在本题的图上画出所需的光路 (2)为了测出棱镜玻璃的折射率需要测量的量是_、_，在图上标出它们 (3)计算折射率的公式是n_.,解析：(1)如图7所示，连接P1、P2交AB于O点，连接P3、P4交AC于O点，连接OO，过O点作AB面的法线MN，延长OO到G点，使OGOE，过E点作法线MN的垂线交MN于F点，过G点作法线MN的垂线，交MN于H点,图7,1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，放在图8所示的位置上，而实验中其他操作均正确，测得的折射率将( ) A偏大 B偏小 C不变 D无法确定,图8,解析：经过玻璃砖的光路如图9中实线所示，由于所作的玻璃砖分界线不是实际的分界线，如图中虚线所示，由几何知识可知，测出的折射角与正确值相同 答案：C,图9,2如图10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针P1、P2确定入射光线，并让入射光线过圆心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,图10,(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_(填“偏大”、“偏小”或“不变”),3如图11所示，画有直角坐标系Oxy的白纸位于水平桌面上M是放在白纸上的半圆形玻璃砖，其底面的圆心在坐标原点，直边与x轴重合，OA是画在纸上的直线，P1、P2为竖直地插在直线OA上的两枚大头针，P3是竖直地插在纸上的第三枚大头针，是直线OA与y轴正方向的夹角，是直线OP3与y轴负方向的夹角只要直线OA画得合适，且P3的位置取得正确，测出角和，便可求得玻璃的折射率,图11,某学生在用上述方法测量玻璃的折射率时，在他画出的直线OA上竖直地插上了P1、P2两枚大头针但在y0的区域内，不管眼睛放在何处，都无法透过玻璃砖看到P1、P2的像，他应采取的措施是_若他已透过玻璃砖看到了P1、P2的像，确定P3位置的方法是_若他已正确地测得了、的值，则玻璃的折射率n_.,4学校开展研究性学习，某研究小组的同学根据所学的光学知识，设计了一个测量液体折射率的仪器，如图12所示,图12,在一圆盘上，过其圆心O作两条互相垂直的直径BC、EF，在半径OA上，垂直盘面插下两枚大头针P1、P2并保持P1、P2位置不变，每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使得液面与直径BC相平，EF作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察P1、P2的像，并在圆周上插上大头针P3，使P3正好挡住P1、P2，同学们通过计算，预先在圆周EC部分刻好了折射率的值，这样只要根据P3所插的位置，就可直接读出液体折射率的值，则：,(1)若AOF30，OP3与OC的夹角为30，则P3处所对应的折射率的值为_ (2)图中P3、P4两位置_处所对应的折射率值大(3)作AO的延长线交圆周于K，K处所对应的折射率值应为_,答案：(1)1.73 (2)P4 (3)1,5如图13所示的装置测定玻璃的折射率在光具盘的中央固定一个半圆形的玻璃砖，使二者的圆心重合，使激光束从玻璃圆弧一侧入射并垂直直径平面通过圆心O射出玻璃