高中物理复习教案.测定玻璃的折射率

1、光学实验P 3. 【实验目的】 测定玻璃的折射率 【实验原理】如图所示, 当光线 AO 以一定入射角穿过两面平行的玻璃砖时, 通过插针法找出跟入射光线 AO 对应的出射光线的 O'B , 从而求出折射光线 OO' 和折射角 r , 再根据 ri n sin sin =算出玻璃的折射率。 【实验器材】一块两面平行的玻璃砖,白纸,木板,大头针(4枚 ,量角器(或圆规、三角板 ,刻度尺 P4 .【实验步骤】1.把白纸铺在木板上。 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

2、。3.把长方形玻璃砖放在白纸上,并使其长边与 aa' 重合,再用直尺画出玻璃的另一边 bb' 。4.在线段 AO 上竖直地插上两枚大头针 P 1、 P 2。 5.从玻璃砖 bb' 一侧透过玻璃砖观察大头针 P 1、 P 2的像,调整视线方向直到 P 1的像被 P 2的像挡住。再在 bb' 一侧插上大头针 P 3、 P 4, 使 P 3能挡住 P 1、 P 2的像, P 4能挡住 P 1、 P 2的像及 P 3本身。 6.移去玻璃砖,在拔掉 P 1、 P 2、 P 3、 P 4的同时分别记下它们的位置,过 P 3、 P 4作直线 O'B 交 bb'

3、 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.用量角器量出入射角和折射角的度数。查出它们的正弦值,并把这些数据填入记录表格 里。8.用上述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,记录在表格里。 9.算出不同入射角时 rsin i sin 的值,比较一下,看它们是否接近一个常数。求出几次实验测得的rsin i sin 的平均值,这就是这块玻璃的折射率。P 6.【注

4、意事项】1.轻拿轻放玻璃砖,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 砖当直尺用。2.实验过程中,玻璃砖在纸面上的位置不可移动。3.插针 P 1与 P 2、 P 3与 P 4的间距要适当地大些,以减小确定光路方向时出现的误差。 4.实验时入射角不能太小 (接近零度 ,否则会使测量误差加大;也不能太大 (接近 90° , 否则会不易观察到 P 1、 P 2的像。5.本实验中如果采用的不是两面平行玻璃砖,如采用三棱镜,半圆形玻璃砖等,只是出射 光和入射光不平行,但一样能测出折射率。a' b'P 7.南京市金陵中学 06-07学年度第一次模拟 11. (

5、6分某同学用圆柱形玻璃砖做测定玻 璃折射率的实验. 先在白纸上放好圆柱形玻璃砖, 在玻璃砖的一侧插上两枚大头针 P 1和 P 2, 然后在圆柱形玻璃砖另一侧观察,调整视线使 P 1的像被 P 2的像挡住,接着在眼睛所在的一 侧相继又插上两枚大头针 P 3、 P 4,使 P 3挡住 P 1、 P 2的像,使 P 4挡住 P 3和 P 1、 P 2的像,在 纸上标出的大头针位置和圆柱形玻璃砖的边界如图所示. 在图上画出所需的光路. 为了测量出玻璃砖折射率,需要测量的 物理量有 (要求在图上标出 . 写出计算折射率的公式 n = . 解:光路如图所示。 (2分 i 和 r (2分 rsin i si

6、n n =(2分P 8. 07年 1月广东省汕尾市调研测试 11、 (1 (8分 用一横截面为半圆形的玻璃柱体做“测 定玻璃折射率”的实验,先在白纸上放好玻璃柱体 , 在玻璃柱体 的上侧插上两枚大头针 P 1和 P 2, 然后在玻璃柱体的下侧观察 , 调 整视线使 P 1的像被 P 2挡住 . 接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针 P 3、 P 4, 使 P 3挡住 P 1、 P 2的像 . P 4挡住 P 3和 P 1、 P 2的像 , 在纸上标出 的大头针位置和玻璃柱体轮 廓如图 7所示。在本题的图上画出所需的光路 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 . 计

7、算折射率的公式是 n = 解:(8分光路图如图所示(2分 。 需要测量入射角 i 和折射角 r. (4分 n=sini/sinr.(2分P9 . 07届南京市第一次调研测试 12. (5分用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验 时, 先在白纸上放好圆弧状玻璃砖, 在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针 P 1、 P 2, 然后在玻 璃砖的另一侧观察,调整视线使 P 1的像被 P 2的像挡住,接着在眼睛所在的一侧插两枚大头 针 P 3和 P 4,使 P 3挡住 P 1和 P 2的像, P 4挡住 P 3以及 P 1和 P 2的像,在纸上已标出大头针位 置和圆弧状玻璃砖轮廓如下图所示(O 为两圆弧圆心,图

8、中已画出经过 P 1、 P 2点的入射光 线(1在图上补画出所需的光路。P 1P 2P 3P4图 7 -2 m-1 (a (b (c 102m -2 BP 4(2为了测出玻璃璃砖的折射率,需要测量入射角和折射角,请在图中的 AB 分界面上画 出这两个角。(3用所测物理量计算折射率的公式 n=。解:(1 (2 (作图略 (各 2分 (3 sinsinir(1分P10 . 07年上海虹口区教学质量检测三 17. (5分为验证小灯泡(可看成点光源光能 的球面散射规律并测定其发光效率, 有同学设计并进行了如图所示的实验:将一个 “ 6V8.0W ” 的小灯泡接入电路, 使之正常发光, 在灯泡灯丝的同一

9、水平面、 正对光线方向放一个测量光 强的仪器,以测定与光源间距为 d 时相应的光强值 I ,共测得以下 9组数据(见下表 。然 后将表内数据分别在 I-d , I -1/d 和 I -1/d 2坐标平面内作出如下数据点,如图(a (b (c 所 示。 (1据这三个数据点图,可以看出 I 与哪个量存在线性关系,因此可将 I 与 d 之间的数学 关系式表达为 ,其中的常数 k 为 。(2在与光源等距的各点,认为光源向各方向发出的光强大小几乎相等。依点光源光能向 周围空间 360°球面均匀散射的物理模型,写出光源的发光功率 P 0、光强值 I 及相应的与光 源距离 d 之间的关系式 。 (

10、球面面积公式 S =4r 2(3根据以上条件,算出小电珠的电光转换效率 = 。解:(7分 (1 I =k /d 2(2分 ; 3.75³10-2W (1分(2 P 0=4d 2I (2分 (3 5.9%(2分P 12. 06年江苏连云港市最后模拟考试 12. (12分实验桌上有外形十分相似的发光二极 管和电容器各一只,它们的性能均正常。现在用多用电表的欧姆挡,分别测量它们的正反向电阻。测量结果如下:测甲元件时, R 正= 0.5k, R 反 =100k;测乙元件时,开始时指针偏转到 0.5k ,接着读数逐渐增加,最 后停在“”上。则甲、乙二个元件分别是 、 。 若想测量上述发光二极管

11、的发光效率, 某同学设计了如图甲所示的实验:将一个标有 “ 0.5V 1W ”的发光二极管接入电路,使之正常发光,在发光二极管的同一水平面、正对光线方向放一个光强探头,以测定与光源间距为 d 时相应的光强值 I (单位面积上光的照射功率 。 实验测得数据如下表, 并用一数字图象处理器将表内数据分别在 I-d 、 I-d -1、 I-d -2坐标平面内 标得如下数据点,如图乙所示。 根据图中三个数据点图,可以将 I 与 d 之间的数学关系式写为 ,其中 的常量为 。 若把发光二极管看成点光源, 在与点光源等距离的各点, 可以认为光源向各个方向发出的 光强大小几乎相等。 此时, 我们可以建立一个点光源散射光的模型, 从而求出光源的发光功 率 P 0、光强 I 及相应的与光源距离 d 之间的关系式: