13实验十三 测定玻璃的折射率.doc

实验十三 测定玻璃的折射率一：实验原理如图所示，要确定通过玻璃的折射光线，是通过插针法找出跟入射光线OA对应的出射光线OB，就能求出折射光线OO和折射角r.再根据折射定律就可计算出玻璃的折射率。二：实验步骤1.把白纸用图钉钉在木板上.2.在白纸上画一条直线aa作为界面，画一条线段AO作为入射光线，并过O点画出界面aa的法线NN.3.把长方形的玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边跟aa对齐，并画出玻璃砖的另一个长边bb.4.在AO线段上竖直地插上两枚大头针P1、P2.5.在玻璃砖的bb一侧竖直地插上大头针P3时，用眼睛观察调整视线要使P3能同时挡住P1和P2的像.6.同样地在玻璃砖的bb一侧再竖直地插上大头针P4时，使P4能挡住P3本身和P1、P2的像.7.记下P3，P4的位置，移去玻璃砖和大头针，过P3、P4引直线OB与bb交于O点，连结OO，OO就是玻璃砖内的折射光线的方向.入射角i=AON，折射角r=OON.8.用量角器量出入射角i和折射角r的度数9.从三角函数表中查出入射角和折射角的正弦值，记入自己设计的表格里.10.用上面的方法分别求出入射角是15、30、45、60和75时的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，把这些数据也记在表格里.11.算出不同入射角时的值.比较一下，看它们是否接近一个常数，求出几次实验中测的的平均值，就是玻璃的折射率.三：数据处理：此实验是通过测量入射角和折射角,然后查数学用表,找出入射角和折射角的正弦值,再代入n=，求出玻璃的折射率.除运用此法之外,还可运用以下处理数据的方法.1.平均值法:在找到入射光线和折射光线以后,以入射点O为圆点,以任意长为半径 画图,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,如图所示,由于sin=,sin=,而CO=DO,所以折射率n= =.重复以上实验,求得各次折射率计算值,然后求出平均值即为玻璃砖折射率的测量值.2.图象法:根据折射定律可得:n=.因此有：sin2=sin1.可利用sin2-sin1图象处理数据：如图所示，可得到一条过原点的直线，求解图线的斜率，设斜率为k,则k=，故玻璃的折射率n=.四：误差分析实验误差的来源：1.插针时P3、P4位置不准确，造成光路确定不准确.2.在确定bb时，玻璃砖发生移动.3.测入射角、折射角时存在偶然误差.为了尽量减小实验误差，在插针时透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线方向，直到P2挡住P1的像.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P3及P1、P2的像，记下P3、P4的位置.例1：某同学由于没有量角器，在完成了光路图以后，以O点为圆心， 10.00cm长为半径画圆，分别交线段OA于A点，交O和O连线延长线于C点.过A点作法线NN的垂线AB交NN于B点，过C点作法线NN的垂线CD交NN于D点，如图所示.用刻度尺量得OB=8.00cm,CD=4.00cm.由此可得出玻璃的折射率n=_.例2：在利用插针法测定玻璃折射率的实验中：1.甲同学在纸上确定玻璃砖的另一个界面bb时，不自觉地碰了玻璃砖使它向aa方向平移了少许，如图（甲）所示.则他测出的折射率值将_（选填“偏大”“偏小”或“不变”）；2.乙同学在画界面时，不自觉地将两界面aa,bb间距离画得比玻璃砖宽度大些，如图（乙）所示.则他测得的折射率_（选填“偏大”“偏小”或“不变”）.例3：（2011年通州一模）1.如图所示，游标卡尺的读数是_mm；螺旋测微器的读数是_mm012cm01020PM NA BCDoQE FO2.（1）右图是利用插针法测定玻璃砖ABCD折射率的实验得到的光路图，玻璃砖的入射面AB和出射面DC并不平行，则出射光线OQ与入射光线PO_。（填“平行”或“不平行”）（2）以入射点O为圆心，以一定长度为半径画圆，与入射光线PO交于M点，与折射光线 OO的延长线交于 F点，过 M 、F点分别向法线作垂线，得到垂足 N、E两点，测得MN=1.68cm；EF=1.12cm，则该玻璃砖的折射率n_。例4:在利用插针法测定玻璃砖折射率的实验中：甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa/和bb/后，不自觉地碰了玻璃砖使它向aa/方向平移了少许，如右图(甲)所示则他测出的折射率值将 (选填“偏大”、“偏小”或“不变”).乙同学在画界面时，不自觉地将两界面aa/、bb/间距画得比玻璃砖宽度大些，如右图(乙)所示，则他测得的折射率 (选填“偏大”、“偏小”或“不变”)例5：在做“测定玻璃的折射率”的实验时，某同学为了避免笔尖接触玻璃砖表面，画出的两条直线ab和cd都比玻璃砖的实验侧面向外平移了一些（如图所示），其他操作都正确，画出光路图时他也以ab和cd直线为标准找出两个交点O、O，连成折射光线OO以后再进行测量和计算，他测出的玻璃折射率n值将_.例6:(08年丰台二模)如右图所示，ABCD是透明玻璃砖，AB面和CD面平行，它们分别是玻璃和空气的界面，设为界面和界面，光线从界面射入玻璃砖，再从界面射出，回到空气中，如果改变光到达界面的入射角，则以下说法正确的是 。（填选项代号） A只要入射角足够大，光线在界面上可能发生全反射现象B只要入射角足够大，光线在界面上可能发生全反射现象 C无论入射角多大，光线在界面上都不可能发生全反射现象 D无论入射角多大，光线在界面上都不可能发生全反射现象例7:（09年昌平二模）在“测定玻璃的折射率”的实验中，选用的是入射面和出射面相互 平行的矩形玻璃砖，用“插针法”测定某种玻璃的折射率。实验步骤如下：a.将木板水平放置，把一张白纸用图钉固定在木板上； b.在白纸上画出一条直线aa作为入射界面,过aa上的点O画出界面的法线NN,并画一条线段AO作为入射光线; c.把矩形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟aa对齐，画出玻璃砖的另一边bb； d.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档住P1的像。再在观察的这一侧插两枚大头针P3、P4，_，记下P3、P4的位置。e.移去大头针和玻璃砖，做出出射光线，标出入射角、折射角。(1)请将步骤d补充完整。(2)小明同学按上述步骤进行了实验,记录下5组数据，并计算出不同入射角时玻璃的折射率，如下表所示。组别项目第1组第2组第3组第4组第5组入射角2535455075折射角1622.5 283242sin0.423 0.574 0.707 0.766 0.966sin 0.276 0.383 0.469 0.530 0.669折射率n1.5331.4991.5061.4461.443但其中有一组数据是不真实的,李老师给出了该玻璃砖的折射率为n=1.521,arcsin=0.717（弧度）=41.081.根据老师给出的数据可以判断，小明同学记录的数据中，不真实的是第_组。(3)赵亮同学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交于D点，过C、D两点分别向NN作垂线，交NN于C、D， 所以