第十三章 实验：测定玻璃的折射率.docx

实验：测定玻璃的折射率知识内容测定玻璃的折射率考试要求√课时要求1.知道测定玻璃折射率的原理、方法、步骤会画光路图能计算折射率以及折射率的平均值知道实验误差产生的原因和减小误差的方法.2.掌握测定玻璃折射率的方法.3.会确定入射光线和折射光线.4.知道测定入射角和折射角的方法.1．实验原理用插针法确定光路找出与入射光线相应的出射光线就能在玻璃砖中画出对应的折射光线从而可以测出一组对应的入射角和折射角根据折射定律便可求出玻璃的折射率．2．实验器材玻璃砖、白纸、木板、大头针四枚、图钉(3～4枚)、量角器、直尺、铅笔．3．操作步骤(1)把白纸用图钉钉在木板上．(2)在白纸上画一条直线aa′作为界面过aa′上一点O作垂直于aa′的直线NN′作为法线过O点画一条入射光线AO使入射角θ1适当大些．如图1所示．图1(3)在AO线上竖直地插两枚大头针P1、P2在白纸上放上被测玻璃砖使玻璃砖的一个面与aa′重合．(4)沿玻璃砖的另一侧面画一条直线bb′.(5)在玻璃砖的bb′一侧白纸上竖直地立一枚大头针P3调整视线同时移动大头针P3的位置当P3恰好能同时挡住玻璃砖aa′一侧所插的大头针P1、P2的像时把大头针P3插好．(6)在玻璃砖bb′一侧再竖直地插一枚大头针P4使P4能挡住P3本身及P1、P2的像．(7)记下P3、P4的位置移去玻璃砖拔去大头针过P3、P4连一条直线BO′交bb′于O′点连接OO′OO′就是入射光线AO在玻璃砖内的折射光线折射角为θ2.(8)用量角器量出入射角θ1和折射角θ2的大小．(9)改变入射角θ1重复上面的步骤再做三、四次量出相应的入射角和折射角．(10)算出不同入射角时eq\f(sinθ1sinθ2)的值求出几次实验中的平均值就是玻璃的折射率．4．注意事项(1)实验中玻璃砖在纸上的位置不可移动．(2)不能用手触摸玻璃砖光洁面更不能把玻璃砖当尺子用．(3)大头针应竖直插在白纸上且玻璃砖每一侧两枚大头针P1与P2间、P3与P4间的距离应适当大些以减小确定光路方向时造成的误差．(4)实验中入射角不宜过小或过大否则会使测量误差增大．(5)本实验中如果采用的不是两面平行的玻璃砖而是采用三棱镜、半圆形玻璃砖等那么只是出射光线和入射光线不平行同样能测出折射率.一、实验原理与操作例1(2019·浙江11月选考·21)在“测定玻璃的折射率”实验时(1)下列做法正确的是________．A．入射角越大误差越小B．在白纸上放好玻璃砖后用铅笔贴着光学面画出界面C．实验时既可用量角器也可用圆规和直尺等工具进行测量D．判断像与针是否在同一直线时应该观察大头针的头部(2)小明同学在插针时玻璃砖的位置如图2所示根据插针与纸上已画的界面确定入射点与出射点依据上述操作所测得的折射率________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．图2(3)小明同学经正确操作后在纸上留下四枚大头针的位置P1、P2、P3和P4AB和CD是描出的玻璃砖的两个边如图3所示请在虚线框中画出光路图．图3答案(1)C(2)偏小(3)光路图见解析解析(1)本实验在用插针法时角度不宜过大否则很难确定折射角选项A错；不能用铅笔贴着光学面画界面所以选项B错误；本实验通过n＝eq\f(sinisinr)求折射率也可以通过画出两个半径一样的圆通过sinθ＝eq\f(x1r)将角度转化为角度对边之比求折射率所以选项C正确；在观察像与针是否在一条直线时应该观察大头针底部所以D错误．(2)由图可知此次测量的折射角偏大导致测得的折射率偏小．(3)光路图如图所示．例2(2019·湖州市高三第一学期调研)根据“测定玻璃的折射率”的实验要求回答下列问题：某同学先在图4中的线段AO上竖直插上大头针P1和P2然后准备在bb′外侧插上大头针P3和P4则插P3的要求是________；插P4的要求是________；在实验中有两位同学分别设计了记录表格记录好数据并完成了计算．图4甲同学设计的表格：次数入射角isini折射角rsinrneq\x\to(n)130.0°0.50020.9°0.3571.401.40245.0°0.70730.5°0.5081.39360.0°0.86638.0°0.6161.41乙同学设计的表格：次数123角平均值正弦值n入射角i30.0°45.0°60.0°45.0°0.7071.42折射角r20.9°30.5°38.0°28.8°0.497两位同学做得正确的是________(填“甲”或“乙”)．答案竖直插P3时应让P3挡住P1、P2的像竖直插P4时应让P4挡住P1、P2的像和P3甲二、实验数据处理例3(2019·浙江十校联盟3月适应性考试)在“测定玻璃的折射率”实验中某同学经正确的操作插好了4枚大头针P1