广东省汕头市澄海中学高中物理 第十三章 光学 光学 实验 测定玻璃的折射率练习 新人教版选修3-4

1 广东省汕头市澄海中学高中物理广东省汕头市澄海中学高中物理 第十三章第十三章 光学光学 光学光学 实验实验 测定玻璃的测定玻璃的 折射率练习折射率练习 新人教版选修新人教版选修 3 43 4 班级班级 姓名姓名 学号学号 实验准备实验准备 1 实验原理 如图所示 abcd 为两面平行的玻璃砖 光线的入射角为 折射角为 根据 1 2 可以计算出玻璃的折射率 n 2 1 sin sin n 2 实验中 我们用什么方法确定入射光线和折射光线 实验步骤实验步骤 1 用图钉把白纸固定在木板上 2 在白纸上画一条直线 aa 作为界面 并取 aa 上的一点 O 为入射点 作过 O 的法线 NN 3 画出线段 AO 作为入射光线 并在 AO 上插上 P1 P2 两根大头针 4 在白纸上放上玻璃砖 使其中一个长边与直线 aa 对齐 并画出另一条对齐线 bb 思考如 何画 bb 5 通过玻璃砖观察并调整视线方向 使 P1 的像被 P2 的像挡住 然后在观察一侧插上大头针 P3 使 P3 挡住 P1 P2 的像 再插上 P4 使 P4 挡住 P3 和 P1 P2 的像 6 6 移去玻璃砖 拔去大头针 由大头针 P3 P4 的针孔位置确定出射光线 O B 及出射点 O 连结 O O 得线段 OO 7 用量角器测量入射角 1 和折射角 2 并查出其正弦值 sin 1 和 sin 2 8 改变入射角 重复实验 算出不同入射角时的 并取平均值 2 1 sin sin n 注意事项注意事项 1 用手拿玻璃砖时 手只能接触玻璃砖的毛面或棱 不能触摸光洁的光学面 严禁把玻璃砖当尺 子画玻璃砖的另一边 bb 2 实验过程中 玻璃砖在纸上的位置不可移动 3 大头针应竖直地插在白纸上 且玻璃砖每两枚大头针 P1 与 P2 间 P2 与 O 间 P3 与 P4 间 P3 与 O 间的距离应大一点 以减小确定光路方向时造成的误差 4 实验时入射角不宜过小 否则会使测量误差过大 也不宜过大 否则在 bb 一侧将看不到 P1 P2 的像 5 由于要多次改变入射角重复实验 所以入射光线与出射光线要一一编号 以免混乱 6 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 2 实验数据实验数据 次数入射角 1 折射角 2 1 sin 2 sin 2 1 sin sin n n 1 2 3 巩固训练巩固训练 1 在做 测定玻璃折射率 的实验时 图中虚线表示玻璃砖 1 某同学在纸上正确画出玻璃的两个界面ab和cd时不慎碰了玻璃砖 使它向上平移了一些 如图所示 其后的操作都正确 在画光路图时 将入射点和出射点分别确定在ab cd上 则测出 的折射率n将如何变化 2 某同学为了避免笔尖接触玻璃面 画出的ab和cd都比实际侧面向外侧平移了一些 如图所 示 其后的操作都正确 但在画光路图时 将入射点 出射点分别确定在ab cd上 则测出的折 射率n将如何变化 3 某同学在画界面时 不小心将两个界面ab cd间距画得比玻璃砖宽度大些 如图所示 则 测出的折射率n将如何变化 2 在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中 3 甲 乙 丙三位同学在纸上画出的界面aa bb 与玻璃砖位置的关系分别如图 和 所示 其中甲 丙两同学用的是矩形玻璃砖 乙同学用的是梯形玻璃砖 他们的其他操作均正确 且均以 aa bb 为界面画光路图 则甲同学测得的折射率与真实值相比 填 偏大 偏小 或 不变 乙同学测得的折射率与真实值相比 填 偏大 偏小 或 不变 丙同学测得的折射率与真实值相比 3 如图用插 针法测定玻璃折射率的实验中 以下说法正确的是 1 P1 P2及P3 P4之间的距离适当大些 可以提高准确度 2 P1 P2及P3 P4之间的距离取得小些 可以提高准确度 3 入射角 1适当大些 可以提高准确度 4 P1 P2的间距 入射角的大小均与实验的准确度无关 A 1 3 B 2 4 C 3 4 D 1 4 4 某同学做 测定玻璃的折射率 的实验时 用他测得 的多组入射角 1与折射角 2作出 sin 1 sin 2图象如图所示 下列 判断中正确的是 A 他做实验时 研究的是光线从空气射入玻璃的折射现象 B 玻璃的折射率为 0 67 C 玻璃的折射率为 1 5 5 如图所示 某同学由于没有量角器 他在完成了光路图以后 他以O点 为圆心 10 00 cm 为半径画圆 分别交射线OA于A点 交OO 连线的延 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 用刻度尺量得OB 8 00 cm CD 4 00 cm 由此可得出玻璃的折射率n 6 如图所示 一半圆形玻璃砖外面插上P1 P2 P3 P4四枚大头针时 P3 P4恰可挡住P1 P2所成的像 则该玻璃砖的折射率 n 4 7 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 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 8 由于实验室中矩形玻璃砖的数量不够 部分同学需改用直角三棱镜做 测定玻璃的折射率 的 实验 实验步骤如下 a 如图所示 先在一张白纸上作相互垂直的直线ab a b 作为三棱镜的两个界面 并在直线上 标出点O b 标出P3 P4位置 c 将三棱镜放在白纸上 使短边跟ab对齐 长边跟a b 对齐 d 在长边a b 的外侧透过三棱镜观察大头针P1 P2的像 调整 视线方向 直到P1的像完全被P2挡柱 e 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 f 在O点作一垂直ab的线段OA 在OA上垂直地插两枚大头针 P1 P2 g 移 去三棱镜和大头针 连接P3P4 交a b 于O 过O 点作与 a b h 作光路图 计算折射率n 1 正确的实验步骤顺序为 2 请在图中画出准确完整的光路图 3 请根据图中所给数据 求出该玻璃的折射率n 9 如图所示 一个学生用广口瓶和刻度尺测定水的折射率 填写下述实验步骤中的空白 1 用 测出广口