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实验十一 测定玻璃的折射率 第十二章 机械振动与机械波 光 第十二章 机械振动与机械波 光电磁波与相对论 实验十一 测定玻璃的折射率 基础回放 实验十一 测定玻璃的折射率 基础回放 1 实验原理 如实验原理图甲所示,当光线 1穿过两面平行的玻璃砖时,通过插针法找出跟入射光线 2B ,从而求出折射光线 2,再根据n 12或 n 算出玻璃的折射率 2 实验器材 木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、三角板、铅笔 基本实验要求 实验十一 测定玻璃的折射率 基础回放 3 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 , 并取 上的一点 O 为入射点 ,作过 O 点的法线 . ( 3 ) 画出线段 为入射光线 , 并在 插上 ( 4 ) 在白纸上放上玻璃砖 , 使玻璃砖的一条长边与直线 对齐 , 并画出另一条长边的对齐线 . ( 5 ) 眼睛 在 的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向 , 使 2的像挡住 , 然后在眼睛这一侧插上大头针 使 1、 再插上 使 3和 2的像 实验十一 测定玻璃的折射率 基础回放 (6) 移去玻璃砖,拔去大头针,由大头针 B 及出射点 O ,连接 O 、 O 得线段 . (7) 用量角器测量入射角 1和折射角 2,并查出其正弦值 1和 s 2. (8) 改变入射角,重复实验,算出不同入射角时的12,并取平均值 实验十一 测定玻璃的折射率 规律方法总结 基础回放 1 实验数据处理 ( 1 ) 计算法 : 用量角器测量入射角 1和折射角 2, 并查出其正弦值 1和 2. 算出不同入射角时的12, 并取平均值 ( 2 ) 作 1 2图象 : 改变不同的入射角 1, 测出不同的折射角 2, 作 1 2图象 , 由 n 12可知图象应为直线 , 如实验原理图乙所示 , 其斜率为折射率 实验十一 测定玻璃的折射率 基础回放 ( 3 ) “ 单位圆 ” 法确定 1、 s 2, 计算折射率 n . 以入射点 O 为圆心 , 以一定的长度 R 为半径画圆 , 交入射光线 E 点 , 交折射光线 于 E 点 , 过 E 作 的垂线 过 E 作 的垂线 E H . 如实验原理图丙所示 , 12E H , R , 则 n 12 H H 、 E H 的长度就可以求出 n . 实验十一 测定玻璃的折射率 基础回放 2 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 . (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 4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 一侧将看不到 实验十一 测定玻璃的折射率 考点一 对实验操作的考查 课堂探究 【 例 1 】 (2012 江苏 12B ( 2 ) ) “ 测定玻璃的折射率 ” 实验中,在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针 A 、 B ,在另一侧再竖直插两个大头针 C 、 D . 在插入第四个大头针 D 时,要使它_ _ 图 1 是在白纸上留下的实验痕迹,其中直线 a 、a 是描在纸上的玻璃砖的两个边根据该图可算得玻璃的折射率 n _.( 计算结果保留两位有效数字 ) 图 1 实验十一 测定玻璃的折射率 课堂探究 解析 确定出射光线时应使 D 挡住 C 和 A 、 B 的像,作图如图所示,以 O 为圆心, 为半径作圆交 E 点,过 E 作 a 的平行线交法线于 F ,根据 n r得 n P,测量 O n 正确,方法亦有多种 ) 答案 挡住 C 及 A 、 B 的像 算对 ) 实验十一 测定玻璃的折射率 课堂探究 【 例 2 】 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2 所示 (1) 此玻璃的折射率计算式为 n _( 用图中的 1、 2表示 ) ; (2) 如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择,为了 减小误差,应选用宽度 _( 填 “ 大 ” 或 “ 小 ” ) 的玻璃砖来测量 考点二 对数据处理与误差分析的考查 图 2 实验十一 测定玻璃的折射率 课堂探究 解析 ( 1) 据题意可知入射角为 90 1 ,折射角为 90 2 ,则玻璃的折射率为 n 90 1 90 2 c 1c 2. ( 2) 玻璃砖越宽,光线在玻璃砖内的传播方向越容易确定,测量结果越准确故应选用宽度大的玻璃砖来测量 答案 ( 1 ) 1 2 或 90 1 90 2 ( 2 ) 大 实验十一 测定玻璃的折射率 课堂探究 【 例 3 】 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 3 所示在一圆盘上,过其圆心 C 、 在半径 ,垂直盘面插下两枚大头针 保持 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 平, 为界面的法线,而后在图中右上方区域观察 在圆周上插上大头针 1、 学们通过计算,预先在圆周 分刻好了折射率的值,这样只要根据 就可直接读出液体折射率的值,则: 图 3 创新实验设计 实验十一 测定玻璃的折射率 课堂探究 (1) 若 30 , C 的夹角为 30 ,则 _ (2) 图中 答: _ _ _. (3) 作 延长线交圆周于 K , K 处所对应的折射率值应为_ 解析 ( 1 ) 根据折射定律 n s 1s 2 ,题中 1 6 0 , 2 30 ,所以 n s 6 0 s 3 0 3 . 3 P 4 处对应的折射率的值大 1 ( 2 ) 题图中 P 4 对应的入射角大于 P 3 所对应的入射角,所以 P 4 对应的折射率的值大 ( 3 ) 因 A 、 O 、 K 在一条直线上,入射角等于折射角,所以 K 处对应的折射率的值应为 1. 实验十一 测定玻璃的折射率 随堂训练 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 和 ,若不慎将玻璃砖向上平移了一些,放在图 4 所示的位置上,而实验中其他操作均正确,则测得的折射率将 ( ) A 偏大 B 偏小 C 不变 D 无法确定 图 4 解析 经过玻璃砖的光路如图中实线所示, 由于所作的玻璃砖分界线不是实际的分界线, 而是如图中虚线所示,由几何知识可知,测 出的折射角与真实的折射角相同 C 实验十一 测定玻璃的折射率 随堂训练 2. 某同学做 “ 测定玻璃的折射率 ” 实验时,用他测得的多组入射角 1与折射角 2作出 s i n 1 si n 2的图象如图 5 所示,下列判断不正确的是 ( ) 图 5 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 D 玻璃临界角的正弦值为 解析 由 s 1 s i n 2 图象可知,s 1s 2 10 1 1 ,故光是从空气射入玻璃的,入射角为 1 , A 正确 B 由折射率的定义知 n 1 B 错误, C 正确 由临界角定义知临界角的正弦值 s C 1n 0 , D 正确故选 B. 实验十一 测定玻璃的折射率 随堂训练 3. 某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形 玻璃砖的折射率开始玻璃砖的位置如图 6 中实线 所示,使大头针 在同一直线上, 该直线垂直于玻璃砖的直径边,然后使玻璃砖绕圆 心 O 缓慢转动,同时在玻璃砖的直径边一侧观察 使 1的像如此观察,当玻璃砖转到图中虚线位置时,上述现象恰好消失此时只须测量出 _ _ ,即可计算出玻璃砖的折射率请用你的测量量表示出折射率 n _ _. 图 6 解析 “ P 2 的像挡住 P 1 的像的现象恰好消失 ” 意味着刚好发生全反射现象,此时玻璃砖内光线的入射角恰好等于临界角 C ,玻璃砖转过 ,入射光路的法线也转过同样的角度,入射角 C . 根据 n 1s C得 n 1s . 玻璃砖直径边绕 1 实验十一 测定玻璃的折射率 随堂训练 4 如图 7 所示,一个学生用广口瓶和刻度尺测定水的折射率,请填写下述实验步骤中的空白 (1) 用 _ _ 测出广口瓶瓶口内径 d . (2) 在瓶内装满水 (3) 将刻度尺沿瓶口边缘 _ 插入水中 (4) 沿广口瓶边缘向水中刻度尺正面看去,若恰 能看到刻度尺的 0 刻度 ( 即 图 7 图中 A 点 ) ,同 时看到水面上 B 点刻度的像 B 恰与 A 点的像相重合 (5) 若水面恰与直尺的 C 点相平,读出 _ _ 和 _ 的长度 (6)
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