高三物理《实验十三测定玻璃的折射率》.ppt

实验十三测定玻璃的折射率,【实验目的】,掌握测定折射率的方法，会测定玻璃的折射率,【实验原理】,【实验器材】,白纸，图钉，大头针，直尺，铅笔，量角器，平木板，长方形玻璃砖,【实验步骤】,1.在平木板上铺白纸并用图钉固定如上图所示，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，并画出一条线段AO作为入射光线,2.把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的一边跟aa重合再画出玻璃砖的另一边bb.,3.在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2，并使它们距离远一点，P2距玻璃砖近一些。4.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的像挡住为止，再在观察这一侧插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P1、P2的像及P3本身，同时注意使P3距玻璃砖近些，P4距P3远些。,5.移去玻璃砖，在拔掉P1、P2、P3、P4的同时分别记出它们的位置，过P3、P4作直线OB交bb于O，连接OO，OO就是折射光线的方向，AON为入射角，OON为折射角,6.用量角器量出入射角和折射角的度数，查出它们的正弦值，并把这些数据填入表格里。,7.用上述方法分别求出入射角是15、30、45、60、75时的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，记入表格里。,【误差分析】,1.入射光线、出射光线确定的准确性造成误差，故入射侧、出射侧所插两枚大头针间距应大一些。2.入射角和折射角的测量造成误差，故入射角应适当大些，以减小测量的相对误差。,在做“测定玻璃折射率”的实验时,(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(甲)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(乙)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(丙)所示，则测出的折射率n将如何变化？,思路点拨：,分析折射率测量值增大还是偏小，应首先根据题目条件，画出正确光路和题给条件下的光路，比较分析两种情况下折射角和入射角大小关系，再由折射率公式分析折射率偏大还是偏小,解析：,(1)作出光路图，如图(甲)，可以看出光线入射角相同，折射角不变，此时玻璃的平移对测量结果没有影响，故测得的折射率n不变。(2)作出光路图，如图(乙)，可以看出，使入射点向左移，出射点向右移，所画出的折射角2比实际折射角2偏大，根据n知，测得的折射率偏小。,(3)如图(丙)所示，可看出测得的入射角不受影响，但测得的折射角比真实的折射角偏大，因此测得的折射率偏小。,答案：(1)不变(2)偏小(3)偏小,【例1】如图实-13-5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，并让人射光线过圆心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_。,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_。,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_(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。,(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_(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。,【例2】在用插针法测定玻璃的折射率的实验中，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实-13-6中、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”,下同)。乙同学测得的折射率与真实值相比_。丙同学测得的折射率与真实值相比_。,甲同学测得的折射率与真实值相比_(填“偏大”“偏小”或“不变”,下同)。乙同学测得的折射率与真实值相比_。丙同学测得的折射率与真实值相比_。,甲同学测得的折射率与真实值相比_(填“偏大”“偏小”或“不变”,下同)。乙同学测得的折射率与真实值相比_。丙同学测得的折射率与真实值相比_。,甲同学测得的折射率与真实值相比_(填“偏大”“偏小”或“不变”,下同)。乙同学测得的折射率与真实值相比_。丙同学测得的折射率与真实值相比_。,【例3】(2011龙岩模拟)小明同学设计了一个用刻度尺测半圆形玻璃砖折射率的实验(如图实-13-7所示)，他进行的主要步骤是：A.用刻度尺测玻璃砖的直径AB的大小d。B.先把白纸固定在木板上，将玻璃砖水平放置在白纸上，用笔描出玻璃砖的边界，将玻璃砖移走,标出玻璃砖的圆心O、直径AB、AB的法线OC。,C.将玻璃砖放回白纸的原处，长直尺MN紧靠A点并与直径 AB垂直放置。D.调节激光器，使PO光线从玻璃砖圆弧面沿半径方向射向圆心O，并使长直尺MN的左右两端均出现亮点，记下左侧亮点到A点距离x1，右侧亮点到A点的距离x2。则:(1)小明利用实验数据计算玻璃折射率的表达式n=_。,C.将玻璃砖放回白纸的原处，长直尺MN紧靠A点并与直径 AB垂直放置。D.调节激光器，使PO光线从玻璃砖圆弧面沿半径方向射向圆心O，并使长直尺MN的左右两端均出现亮点，记下左侧亮点到A点距离x1，右侧亮点到A点的距离x2。则:(1)小明利用实验数据计算玻璃折射率的表达式n=_。,(2)关于上述实验以下说法正确的是_。A.在BOC的范围内，改变 入射光PO的入射角，直尺 MN上可能只出现一个亮点B.左侧亮点到A点的距离x1一定小于右侧亮点 到A点的距离x2C.左侧亮点到A点的距离x1一定大于右侧亮点 到A点的距离x2D.要使左侧亮点到A点的距离x1增大，应减小 入射角,(2)关于上述实验以下说法正确的是_。A.在BOC的范围内，改变 入射光PO的入射角，直尺 MN上可能只出现一个亮点B.左侧亮点到A点的距离x1一定小于右侧亮点 到A点的距离x2C.左侧亮点到A点的距离x1一定大于右侧亮点 到A点的距离x2D.要使左侧亮点到A点的距离x1增大，应减小 入射角,1.某同学做“测定玻璃的折射率”的实验时，用他测得的多组人射角i与折射角r作出sini-sinr图象如图实-13-9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时的折射现象B.玻璃的折射率为0.67C.玻璃的折射率为1.5,知能演练,D.玻璃的临界角的正弦值为0.67,1.某同学做“测定玻璃的折射率”的实验时，用他测得的多组人射角i与折射角r作出sini-sinr图象如图实-13-9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时的折射现象B.玻璃的折射率为0.67C.玻璃的折射率为1.5,知能演练,D.玻璃的临界角的正弦值为0.67,2.如图实-13-10所示，用插针法测定玻璃的折射率的实验中，以下各说法中正确的是()P1、P2及P3、P4之间的距离适当大些，可以提高准确度P1、P2及P3、P4之间的距离取得小些，可以提高准确度入射角i适当大些，可以提高准确度,入射角太大，入射光线会在玻璃砖的内表面发生全反射，使实验无法进行P1、P2的间距和入射角的大小均与实验的准确度无关A.B.C.D.,入射角太大，入射光线会在玻璃砖的内表面发生全反射，使实验无法进行P1、P2的间距和入射角的大小均与实验的准确度无关A.B.C.D.,3.某同学用插针法测定玻璃砖的折射率，他的实验方法和操作步骤正确无误。但他处理实验记录时发现玻璃砖的两个界面aa与bb不平行，如图实-13-11所示。则()A.AO与OB两条直线平行B.AO与OB两条直线不平行C.测出的折射率偏大D.测出的折射率不受影响,3.某同学用插针法测定玻璃砖的折射率，他的实验方法和操作步骤正确无误。但他处理实验记录时发现玻璃砖的两个界面aa与bb不平行，如图实-13-11所示。则()A.AO与OB两条直线平行B.AO与OB两条直线不平行C.测出的折射率偏大D.测出的折射率不受影响,4.某校开展研究性学习，某研究小组根据光学知识，设计了一个测液体折射率的仪器。如图实-13-12所示，在一个圆盘上，过其圆心O作两条相互垂直的直径BC、EF。在半径OA上，垂直盘面插上两枚大头针P1、P2并保持位置不变。每次测量时让圆盘的下半部分竖直进人液体中，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，在圆周EC部分插上P3，使P3挡住P1、P2的像。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，就可以直接读出液体折射率的值。,(2)图中P3、P4两处，对应折射率大的是_。(3)做AO的延长线交圆周于K，K处对应的折射率为_。,(1)若AOF=30，OP3与OC之间的夹角为30，则P3处刻的折射率的值_。,(2)图中P3、P4两处，对应折射率大的是_。(3)做AO的延长线交圆周于K，K处对应的折射率为_。,(1)若AOF=30，OP3与OC之间的夹角为30，则P3处刻的折射率的值_。,(2)图中P3、P4两处，对应折射率大的是_。(3)做AO的延长线交圆周于K，K处对应的折射率为_。,(1)若AOF=30，OP3与OC之间的夹角为30，则P3处刻的折射率的值_。,(2)图中P3、P4两处，对应折射率大的是_。(3)做AO的延长线交圆周于K，K处对应的折射率为_。,(1)若AOF=30，OP3与OC之间的夹角为30，则P3处刻的折射率的值_。,5.(2011济宁模拟)用“插针法”测定透明半圆柱玻璃砖的折射率，O为玻璃截面的圆心，使入射光线跟玻璃砖的平面垂直，如图实-13-13所示的四个图中P1、P2、P3和P4是四位同学实验插针的结果。,(1)在这四个图中肯定把针插错了的是_。(2)在这四个图中可以比较准确地测出折射率的是_。计算玻璃的折射率的公式是_。,(1)在这四个图中肯定把针插错了的是_。(2)在这四个图中可以比较准确地测出折射率的是_。计算玻璃的折射率的公式是_。,(1)在这四个图中肯定把针插错了的是_。(2)在这四个图中可以比较准确地测出折射率的是_。计算玻璃的折射率的公式是_。,(1)在这四个图中肯定把针插错了的是_。(2)在这四个图中可以比较准确地测出折射率的是_。计算玻璃的折射率的公式是_。,6.(2011沮州模拟)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）。现要测定此玻璃砖的折射率，给定的器材还有：白纸、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。,在纸面上画出直线aa和bb，aa 表示镀银的玻璃表面，bb 表示另一表面，如图实-13-14所示。然后，在白纸上竖直插上两枚大头针P1、P2(位置如图)。用P1、P2的连线表示人射光线。(1)为了测量折射率，应如何正确使用大头针P3、P4？试在图实-13-14中标出P3、P4的位置。,答案：,(2)然后，移去玻璃砖与大头针。试在图实-14-13中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角1与折射角2。简要写出作图步骤。,答案：,(3)写出用1、2表示的折射率公式为 _。,(3)写出用1、2表示的折射率公式为 _。,