第3讲 实验：测定玻璃的折射率 讲义.doc

第3讲实验：测定玻璃的折射率见学生用书P220微知识1实验目的1．测定玻璃的折射率。2．学会用插针法确定光路。微知识2实验原理如图所示当光线AO以一定的入射角θ1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O′B从而求出折射光线OO′的折射角θ2再根据n＝eq\f(sinθ1sinθ2)或n＝eq\f(PNQN′)算出玻璃的折射率。微知识3实验器材玻璃砖白纸木板大头针图钉量角器(或圆规)三角板铅笔。微知识4实验步骤1．把白纸用图钉钉在木板上。2．在白纸上画出一条直线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′(如图所示)。3．把长方形的玻璃砖放在白纸上使它的一条边跟aa′对齐并画出玻璃砖的另一界面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用眼睛观察并调整视线使P3能同时挡住P1和P2的像。6．同样的在玻璃砖的bb′一侧再竖直地插上大头针P4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O′B与bb′交于O′点连接OO′OO′就是玻璃砖内的折射光线的方向入射角θ1＝∠AON折射角θ2＝∠O′ON′。8．用量角器量出入射角θ1和折射角θ2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．用上面的方法分别作出入射角是30°、45°、60°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eq\f(sinθ1sinθ2)的值比较一下看它们是否接近一个常数求出几次实验中所测eq\f(sinθ1sinθ2)的平均值这就是玻璃的折射率。微知识5注意事项1．实验时应尽可能将大头针竖直插在纸上且P1和P2之间、P3和P4之间距离要稍大一些。2．入射角θ1不宜太大(接近90°)也不宜太小(接近0°)。太大：反射光较强折射光较弱；太小：入射角、折射角测量的相对误差较大。3．操作时手不能触摸玻璃砖的光洁光学面更不能把玻璃砖界面当尺子画界线。4．实验过程中玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。5．玻璃砖应选用宽度较大的宜在5cm以上若宽度太小则测量误差较大。一、思维辨析(判断正误正确的画“√”错误的画“×”。)1．测定玻璃的折射率的实验中只能用两面平行的玻璃砖用棱镜不能测定玻璃的折射率。(×)2．两面平行的玻璃砖厚度适当大些测量的误差较小。(√)二、对点微练1.(实验原理和操作)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所示。(1)此玻璃的折射率计算式为n＝__________(用图中的θ1、θ2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。解析(1)光线由空气射入玻璃的入射角i＝90°－θ1折射角r＝90°－θ2由折射率的定义可得n＝eq\f(sinisinr)＝eq\f(sin90°－θ1sin90°－θ2)＝eq\f(cosθ1cosθ2)根据平行玻璃砖对光线的影响可知玻璃砖宽度越大侧移量越大折射角的测量误差越小。答案(1)eq\f(cosθ1cosθ2)(或eq\f(sin90°－θ1sin90°－θ2))(2)大2．(数据处理和误差分析)在用插针法测定玻璃砖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①②和③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。(1)甲同学测得的折射率与真实值相比__________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。(2)乙同学测得的折射率与真实值相比__________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。(3)丙同学测得的折射率与真实值相比__________。解析(1)用图①测定折射率时玻璃中折射光线偏折大了所以折射角增大折射率变小；(2)用图②测定折射率时只要操作正确与玻璃砖形状无关；(3)用图③测定折射率时无法确定折射光线偏折的大小所以测得的折射率可能偏大、可能偏小、可能不变。答案(1)偏小(2)不变(3)可能偏大、可能偏小、可能不变见学生用书P221微考点实验操作和数据处理核|心|微|讲求折射率的三种方法1．计算法用量角器测量入射角θ1和折射角θ2算出不同入射角时的eq\f(sinθ1sinθ2)并取平均值。2．图象法改变不同的入射角θ1测出不同的折射角θ2作sinθ1－sinθ2图