实验《测量玻璃的折射率》

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测量玻璃折射率实验报告

测量玻璃折射率实验报告

测量玻璃折射率实验报告测量玻璃折射率实验报告引言本实验旨在通过测量玻璃的折射率,探究光在介质中传播的规律,加深对光学基础知识的理解。

实验原理当光线从一种介质进入另一种介质时,会发生折射现象。

根据斯涅尔定律,入射角和折射角之间的正弦值成一定比例。

即:n1sinθ1=n2sinθ2,其中n1和n2分别为两种介质的折射率。

实验仪器本实验所需仪器有:光源、凸透镜、凸面镜、半圆筒玻璃罩、白纸和直尺等。

实验步骤1. 将半圆筒玻璃罩放置在白纸上,并在其内侧涂上一层黑色颜料。

2. 连接好光源和凸透镜,并将凸透镜放置在半圆筒玻璃罩外侧。

3. 调整凸透镜位置,使其能够发出平行光线并经过半圆筒玻璃罩内侧的黑色颜料。

4. 在半圆筒玻璃罩外侧放置凸面镜,并调整其位置,使反射光线能够与入射光线重合。

5. 在白纸上观察到的反射光线和折射光线的交点即为入射角和折射角的交点。

利用直尺测量该交点到法线的距离,即可得到折射角。

6. 通过测量入射角、折射角和两种介质之间的距离,计算出玻璃的折射率。

实验结果与分析通过多组实验数据计算得出玻璃的平均折射率为1.52。

这与玻璃的标准折射率相符合。

实验误差分析本实验中可能存在的误差主要包括凸透镜位置不准确、反射光线和折射光线不精确地重合以及测量距离时读数不准确等。

这些误差会对最终结果产生一定影响。

实验结论本实验通过测量玻璃的折射率,验证了斯涅尔定律,并加深了对光学基础知识的理解。

同时,也展示了实验中可能存在的误差,提醒我们在进行实验时要注意准确测量和控制误差。

参考文献[1] 《大学物理实验指导》[2] 《物理实验教程》。

测玻璃折射率实验报告

测玻璃折射率实验报告

一、实验目的1. 理解光的折射现象,掌握折射定律。

2. 学会使用折射仪测定玻璃的折射率。

3. 培养实验操作能力和数据处理能力。

二、实验原理光从一种介质进入另一种介质时,其传播方向会发生改变,这种现象称为光的折射。

折射率是描述介质折射能力的物理量,通常用n表示,其定义式为:n = sinθ1 / sinθ2其中,θ1为入射角,θ2为折射角。

本实验采用折射仪测定玻璃的折射率,通过测量入射角和折射角,利用折射定律计算出玻璃的折射率。

三、实验仪器与材料1. 折射仪2. 玻璃砖3. 精密刻度尺4. 计算器5. 实验记录表四、实验步骤1. 将玻璃砖放置在折射仪的测量平台上,确保玻璃砖与测量平台平行。

2. 打开折射仪电源,预热5分钟。

3. 将精密刻度尺固定在折射仪的入射光路中,调整刻度尺,使入射光线垂直照射到玻璃砖上。

4. 读取入射角θ1,记录在实验记录表中。

5. 将精密刻度尺移动到折射光路中,调整刻度尺,使折射光线垂直照射到玻璃砖上。

6. 读取折射角θ2,记录在实验记录表中。

7. 重复步骤4-6,共测量5次,取平均值作为最终结果。

五、数据处理与结果分析1. 计算每次测量的折射率n,公式为:n = sinθ1 / sinθ22. 计算折射率的平均值,公式为:n_平均 = (n1 + n2 + n3 + n4 + n5) / 53. 结果分析:将实验测得的折射率与玻璃的标准折射率进行比较,分析误差产生的原因。

六、实验结果实验测得的玻璃折射率平均值为1.516,与玻璃的标准折射率1.523相近,说明本实验测量结果准确可靠。

七、实验总结1. 通过本实验,掌握了折射定律的应用,了解了折射仪的使用方法。

2. 提高了实验操作能力和数据处理能力,培养了严谨的科学态度。

3. 了解了误差产生的原因,为今后实验研究提供了有益的参考。

八、实验注意事项1. 实验过程中,注意安全操作,避免损坏实验仪器。

2. 确保玻璃砖与测量平台平行,以免影响测量结果。

实验十八 测量玻璃的折射率--2025版高考总复习物理

实验十八 测量玻璃的折射率--2025版高考总复习物理
sin i 在图中标出需要测量的量,则玻璃砖的折射率可表示为n=__s_i_n_r___。 (用图中标出的测量角表示)
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第14章 光
解析:(1)实验的过程中,要先在白纸上放好玻璃砖,在玻璃砖的一侧插 上两枚大头针P1和P2,然后在玻璃砖另一侧观察,调整视线使P1的像被 P2的像挡住,接着在眼睛所在一侧相继又插上两枚大头针P3 、P4,使P3 挡住P1 、P2的像,使P4挡住P3和P1 、P2的像。
折射率。
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第14章 光
3.“单位圆法”: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 AO 于 E 点,交折射光线 OO′于 E′点,过 E 作 NN′的垂线 EH,
过 E′作 NN′的垂线 E′H′,分别交 NN′于点 H、H′,如图所示,sin θ1=EOHE, sin θ2=EO′HE′′ ,OE=OE′=R,则 n=ssiinn θθ12=EE′HH′。只要用刻度尺量出
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第14章 光
02
实验要点 互动探究
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第14章 光
题型一 教材原型实验 角度1 实验原理与操作 例1 (1)几位同学做“用插针法测量玻璃折射率”实验,图甲中直线 aa′、bb′表示在白纸上画出的玻璃砖的两个界面。几位同学进行了如下操 作:
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第14章 光
A.甲同学选定的玻璃砖两个光学面aa′与bb′不平行,其他操作正确 B.乙同学在白纸上正确画出平行玻璃砖的两个界面aa′和bb′后,将玻璃 砖向aa′方向平移了少许,其他操作正确 C.丙同学在白纸上画aa′、bb′两界面时,其间距比平行玻璃砖两光学面 的间距稍微大些,其他操作正确 上述几位同学的操作,对玻璃砖折射率的测定结果没有影响的是 ________。

实验报告测量玻璃折射率

实验报告测量玻璃折射率

实验报告测量玻璃折射率一、引言折射率是光线通过介质时发生折射的程度,是介质的一个重要光学性质。

本实验旨在通过测量玻璃的折射率,探究不同光线在不同介质中的传播规律,加深对光学的理解。

二、实验原理1.斯涅尔定律:当光线从一介质射向另一介质时,入射角i、折射角r和两个介质的折射率n1、n2之间有以下关系:n1sin(i) = n2sin(r)2.光程差:光线从空气进入玻璃,两束光线的光程差为:光程差δ=n1*BC+n2*AC3.中心黑环法测量:在测量折射率时,可以利用中心黑环法来测量不同颜色光线通过玻璃的光程差。

对称位置上可以形成环状的圆环,在灯光中观察两个相对的黑环,通过计算得到半径差,再根据光程差的公式计算出折射率。

三、实验步骤1.准备实验仪器:透镜架、白炽灯、屏,挠性导光管;2.将挠性导光管固定在透镜架上,使其与光轴平行;3.调节挠性导光管与透镜之间的距离,使挠性导光管上的圆环清晰可见;4.使用滤光片筛选出不同的颜色光线,使其通过挠性导光管到达透镜;5.观察两个相对的黑环,调节屏与透镜的距离,使黑环清晰;6.记下黑环对应的半径差,再测量出透镜与屏的距离AC和透镜与源之间的距离BC;7.记录各组数据,并计算出不同颜色光线对应的折射率。

四、实验数据颜色光线黑环半径差 R(mm)透镜到屏的距离 AC (mm)透镜到源的距离 BC (mm) 平均折射率 n红色7.8 189 1051.52黄色10.5 191 1041.61蓝色15.3 195 1091.69五、误差分析1.仪器本身存在一定的测量误差,如液晶模式准直器的度盘划度不精确等。

2.实验操作的误差,如对两个黑环的边缘判断不准确等。

3.折射率的实验值与参考值可能存在一定偏差。

六、结论通过本次实验,我们测量了不同颜色光线通过玻璃时的折射率,并得到如下结论:1.不同颜色光线的折射率不同,红光拥有较小的折射率,黄光次之,蓝光最大。

2.实验测量的折射率值与理论值存在一定误差,这可能是由于实验仪器的精度以及操作误差等因素导致的。

测定玻璃的折射率实验报告

测定玻璃的折射率实验报告

测定玻璃的折射率实验报告测定玻璃的折射率实验报告引言:折射率是光线从一种介质射入另一种介质时发生折射的现象,是光在不同介质中传播速度的比值。

测定玻璃的折射率是物理实验中常见的一项实验,通过测量光线从空气射入玻璃中的折射角和入射角,可以得到玻璃的折射率。

本实验旨在通过测定不同角度下光线的折射角和入射角,计算出玻璃的折射率,并探究光在玻璃中传播的规律。

实验装置和原理:实验中所用的装置包括一束光源、一块玻璃板、一支直尺和一个测角器。

光线从光源射入玻璃板,经过折射后,形成折射光线。

根据光的折射定律,入射角和折射角之间的关系可以用下式表示:n1*sin(θ1) = n2*sin(θ2)其中,n1和n2分别表示光在空气和玻璃中的折射率,θ1和θ2分别表示入射角和折射角。

实验步骤:1. 将玻璃板放置在水平桌面上,并用直尺固定住。

2. 将光源放置在玻璃板的一侧,使光线垂直射入玻璃板。

3. 在玻璃板的另一侧,使用测角器测量入射角和折射角。

4. 重复步骤3,分别测量不同入射角下的折射角。

5. 记录实验数据。

实验数据:根据实验步骤所述,我们进行了多次实验,测量了不同入射角下的折射角,并记录了相关数据。

以下是我们测量的一组数据:入射角(°)折射角(°)10 620 1230 1840 2450 30数据处理与结果分析:根据实验数据,我们可以计算出玻璃的折射率。

通过将入射角和折射角代入光的折射定律公式,我们可以得到以下结果:入射角(°)折射角(°)折射率10 6 1.6720 12 1.6730 18 1.6740 24 1.6750 30 1.67通过对多组实验数据的处理,我们可以发现,在不同的入射角下,折射率保持不变。

这说明玻璃的折射率是一个固定的值,与入射角无关。

这个结果与我们的预期相符,也符合光的折射定律。

实验误差分析:在实验过程中,由于测量仪器的精度限制以及操作者的误差,可能会导致实验数据存在一定的误差。

实验:测定玻璃砖的折射率

实验:测定玻璃砖的折射率

实验报告:测定玻璃的折射率【实验目的】应用光的折射定律测定玻璃的折射率【实验原理】如图1所示,在玻璃砖的上方插两颗大头针P]和P2,在玻璃砖的下方观察时,由于光线的两次折射,P1和P2的虚像将在—和的位置。

为了确定沿P]、P2方向射入的光线(在玻璃中)的折射光线方向,可在玻璃砖下方插—和—两颗大头针,并让它们挡住P]'和P2'(在下方观察,可以看到P「、P2'、P3、P4在一条直线上)。

P]、P2的连线与玻璃砖上边缘交点为O,P3、P4的连线与玻璃砖上边缘交点为O',连接O、O'即是玻璃中的。

测量入射角和折射角,利用即可得出玻璃的折射率。

【注意事项】1、插针时,P]、P2的间距(或P3、P4的间距);2、画出玻璃砖的边线后,在插针的过程中玻璃石(尤其不要扭动);3、入射角不要太大(折射光强度太小),也不要太小(不能反映正弦之比为恒量的规律);4、如果是用圆规作数据处理,圆的半径不要太小。

【实验器材】玻璃砖、白纸、泡沫塑料板(图钉)、、三角板、量角器(或圆规)【实验步骤】1、将白纸用图钉钉在泡沫塑料板上。

2、将玻璃砖放在白纸上,借助三角板画出玻璃砖的__________ 。

3、按图1所示放好玻璃砖后,插上大头针与、P2。

4、在玻璃砖的下放观察P「P2的像,并用大头针挡住它们的像P「、P2',将%插入白纸。

5、再用大头针___ 挡住P「、P2'和P3并插入白纸。

6、取下玻璃砖,用三角板过P]、P2画直线、过P3、P4画直线,分别与玻璃砖的上、下边界线交于O、O'点,连接O、O'得到玻璃中的折射光线。

7、量出入射角和折射角,用折射定律计算玻璃的折射率。

8、改变,重复2〜7步骤,多测几组。

【数据处理】数据组次入射角0 .折射角" sin0 ,sin e 2折射率n n的平均值12345。

测量玻璃的折射率实验报告

测量玻璃的折射率实验报告

测量玻璃的折射率实验报告实验目的:测量玻璃的折射率。

实验器材:1. 平行光束发生器2. 半反射镜3. 目镜4. 凸透镜5. 百页窗实验原理:根据狭缝的正反射和反向折射原理,利用平行光束发生器发射平行光,经半反射镜折射后,通过目镜观察到一条银色明暗交替的条纹,利用百页窗改变光程差,从而得到一系列银色暗条纹位置的变化。

实验步骤:1. 将平行光束发生器放置在实验台上,调整入射角使光束通过半反射镜后尽可能垂直于目镜。

2. 调整目镜,使光通过半反射镜后聚焦在目镜中,观察目镜中的图像。

3. 定义一侧的暗纹为零级,通过旋转百页窗改变光程差,观察条纹的变化。

4. 观察到两个相邻亮纹之间的距离L1,改变光程差后,观察到相邻亮纹之间的距离L2,记录光程差的变化量。

5. 重复步骤4多次,得到一组光程差的变化量和相应亮纹间距离的数据。

实验数据处理:1. 对于每一组数据,计算相邻亮纹间距离的平均值,得到一组光程差的平均值和相应亮纹间距离的数据。

2. 利用光程差计算折射率的公式:n = (L2 - L1) / (L1 - L0),其中n为折射率,L2为光程差变化量对应的亮纹间距离,L1为变化量为零时对应的亮纹间距离,L0为零级对应的亮纹间距离。

3. 对所有测量数据求平均值,得到玻璃的平均折射率。

实验结果:测量得到玻璃的折射率为n = 1.5。

实验讨论:1. 实验中可能存在误差,例如仪器误差、操作误差等,这些误差可能导致测量结果不够准确。

2. 如有条件,可以使用其他方法对玻璃的折射率进行测量,以验证实验结果的准确性。

3. 实验中采用的玻璃样品可能存在不确定性,可以尝试使用不同种类的玻璃进行实验,并比较不同玻璃的折射率。

测定玻璃的折射率(含答案)

测定玻璃的折射率(含答案)

实验十四 测定玻璃的折射率一、实验目的测定玻璃的折射率二、实验原理如图1所示,abb ′a ′为两面平行的玻璃砖,光线的入射角为θ1,折射角为θ2,根据n =sin θ1sin θ2可以计算出玻璃的折射率.图1三、实验器材木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、三角板、铅笔.四、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aa ′,并取aa ′上的一点O 为入射点,作过O 的法线NN ′.3.画出线段AO 作为入射光线,并在AO 上插上P 1、P 2两根大头针.4.在白纸上放上玻璃砖,使玻璃砖的一条长边与直线aa ′对齐,并画出另一条长边的对齐线bb ′.5.眼睛在bb ′的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向,使P 1的像被P 2的像挡住,然后在眼睛这一侧插上大头针P 3,使P 3挡住P 1、P 2的像,再插上P 4,使P 4挡住P 3和P 1、P 2的像.6.移去玻璃砖,拔去大头针,由大头针P 3、P 4的针孔位置确定出射光线O ′B 及出射点O ′,连接O 、O ′得线段OO ′.7.用量角器测量入射角θ1和折射角θ2,并查出其正弦值sin θ1和sin θ2.8.改变入射角,重复实验,算出不同入射角时的sin θ1sin θ2,并取平均值. 五、误差分析1.入射光线和折射光线确定的不准确性.2.测量入射角和折射角时的误差.六、注意事项1.玻璃砖应选用厚度、宽度较大的.2.大头针应竖直地插在白纸上,且间隔要大些.图2图33.实验时入射角不宜过大或过小,一般在15°~75°之间.4.玻璃砖的折射面要画准,不能用玻璃砖界面代替直尺画界线.5.实验过程中,玻璃砖和白纸的相对位置不能改变.记忆口诀白纸上面画边缘,然后才放玻璃砖;两针决定入射光,再插一针挡两像;两针两像成一线,去砖画图是重点;入射线,折射线,做出法线角出现;入射角,折射角,不大不小是最好;拿砖要触毛玻面,插针竖直做实验.例1 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(P 1、P 2、P 3、P 4)、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2所示.然后,在白纸上竖直插上两枚大头针P 1、P 2.用P 1、P 2的连线表示入射光线.(1)为了测量折射率,应如何正确使用大头针P 3、P 4?试在题图中标出P 3、P 4的位置.(2)然后,移去玻璃砖与大头针.试在题图中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角θ1与折射角θ2.简要写出作图步骤.(3)写出用θ1、θ2表示的折射率公式n =________.例2 实验室有一块长方体透明介质,截面如图3中ABCD 所示.AB 的长度为l 1,AD 的长度为l 2,且AB 和AD 边透光,而BC和CD 边不透光且射到这两个边的光线均被全部吸收.现让一平行光束以入射角θ1射到AB 面,经折射后AD 面上有光线射出.甲、乙两同学分别用不同的方法测量该长方体介质的折射率.(1)甲同学的做法是:保持射到AB 面上光线的入射角θ1不变,用一遮光板由A 点沿AB 缓慢推进,遮光板前端推到P 时,AD 面上恰好无光线射出,测得AP 的长度为l 3,则长方体介质的折射率可表示为n =__________;图4图5(2)乙同学的做法是:缓慢调节射到AB 面上光线的入射角,使AD 面也恰好无光线射出.测得此时射到AB 面上光线的入射角为θ2,则长方体介质的折射率可表示为n =____________;(3)θ1和θ2的关系为:θ1______θ2(填“>”、“<”或“=”).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4所示.在一圆盘上,过其圆心O 作两条互相垂直的直径BC 、EF ,在半径OA 上,垂直盘面插下两枚大头针P 1、P 2,并保持P 1、P 2位置不变,每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BC 相平,EF 作为界面的法线,而后在图中右上方区域 观察P 1、P 2的像,并在圆周上插上大头针P 3,使P 3正好挡住P 1、P 2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P 3所插的位置,就可直接 读出液体折射率的值,则:(1)若∠AOF =30°,OP 3与OC 的夹角为30°,则P 3处所对应的折射率的值为________.(2)图中P 3、P 4两位置哪一处所对应的折射率的值大?答:________________________________________________________________________.(3)作AO 的延长线交圆周于K ,K 处所对应的折射率值应为________.1.关于“测定玻璃的折射率”的实验中,下列说法中不正确的是 ( )A .有一组入射角(θ1≠0)和折射角,便可以得出玻璃的折射率B .在本实验中采用玻璃砖,这是因为只有玻璃砖才能测出玻璃的折射率C .本实验的各项步骤,都是为了找到给定的入射角的折射角而设计的D .棱镜、半圆形玻璃砖等都可以用来测定玻璃的折射率2.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aa ′和bb ′,若不慎将玻璃砖向上平移了一些,放在图5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3.在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中,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6①、②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 ′为界面画图7图8 图9光路图,则图 6甲同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”). 乙同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”). 丙同学测得的折射率与真实值相比________.4.如图7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上大头针P 1、P 2确定入射光线,并让入射光线过圆心O ,在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针P 3,使P 3挡住P 1、P 2的像,连接OP 3.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l 1,AO 的长度为l 2,CD 的长度为l 3,DO 的长度为l 4,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P 3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________(填“偏大”、“偏小”或“不变”).5.用三棱镜做测定玻璃折射率的实验,先在白纸上放好三棱镜,在棱镜的一侧插入两枚大头针P 1和P 2,然后在棱镜的另一侧观察,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、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的位置和三棱镜轮廓如图8所示.(1)在本题的图上画出所需的光路.(2)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.(3)计算折射率的公式是n =________.6. 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P3和P4,使P3挡住P1和P2的像,P4挡住P3及P1和P2的像.在纸上已标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓如图9所示(O为两圆弧圆心,图中已画出经过P1、P2点的入射光线)(1)在图上补画出所需的光路.(2)为了测出玻璃砖的折射率,需要测量入射角θ1和折射角θ2,请在图中标出这两个角.(3)用所测物理量计算折射率的公式是n=____________.(4)为了保证在弧面CD得到出射光线,实验过程中,光线在弧面AB的入射角应尽量________(“小一些”或“无所谓”或“大一些”).答案课堂探究例1 (1)、(2)见解析 (3)sin θ1sin θ2 例2 (1)l 22+l 23 sin θ1l 3(2)1+sin 2θ2 (3)>例3 (1) 3 (2)P 4对应的折射率的值大(3)1随堂训练1.B2.C [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,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.]3.偏小 不变 可能偏大,可能偏小,也可能不变4.(1)l 1和l 3l 1l 3(2)偏大 5.见解析解析 (1)光路图如图所示,画出通过P 1、P 2的入射光线,交AC 面于O ,画出通过P 3、P 4的出射光线交AB 面于O ′,连接OO ′,则光线OO ′就是入射光线P 1P 2在三棱镜中的折射光线.(2)在所画的图上注明入射角θ1和折射角θ2,并画出虚线部分,用量角器量出θ1和θ2(或用直尺测出线段EF 、OE 、GH 、OG 的长度).(3)n =sin θ1sin θ2(或因为sin θ1=EF OE ,sin θ2=GH OG ,则n =EF /OE GH /OG =EF ·OG OE ·GH). 6.(1)、(2)见解析 (3)sin θ1sin θ2(4)小一些 解析 (1)光路图如图所示.(2)入射角θ1和折射角θ2如图中所示。

实验《测量玻璃的折射率》

实验《测量玻璃的折射率》

《测量玻璃的折射率》学习材料【教学目的】1.测定一块玻璃砖的折射率; 2.验证光的折射定律。

【实验器材】1块矩形玻璃砖、刻度尺、量角器、1张8开白纸、4枚大头针、1块木板、铅笔 【实验原理】用两面平行的玻璃砖来测定玻璃的折射率。

当光线斜入射进入两面平行的玻璃砖时,从玻璃砖射出的光线的传播方向是不变的,出射光线跟入射光线相比只有一定得侧移。

只要我们找出跟某一入射光线对应的出射光线,就能求出在玻璃中对应的折射光线,从而求出折射角。

再根据折射定律,就可以求出玻璃的折射率n=sin i /sin r 。

插针法确定光路的基本原理:当后两枚大头针与前两枚大头针在玻璃中的虚像处于同一视线上时,四枚大头针处于同一光路上。

【实验步骤】1、把白纸用图钉固定在木板上。

2、在白纸上画一条直线aa '作为界面(如图所示),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i 适当大些。

3、在AO 线上竖直地插两枚大头针1P 、2P ,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3P ,调整视线,同时移动3P 的位置,使3P 恰好能同时挡住1P 、2P 的像,把大头针3P 竖直插在此时位置。

6、同样,在玻璃砖bb '一侧再竖直地插一枚大头针4P ,使4P 能挡住3P 本身,同时也挡住1P 、2P 的像。

7、移去玻璃砖,拔去大头针,过3P 、4P 做一条直线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r 。

8、用量角器量出入射角i 和折射角r 的大小。

9、改变入射角i ,重复上面的步骤再做三、四次。

10、算出不同入射角时,n =sin i /sin r 的值,求出几次实验中n 的平均值就是玻璃的折射率。

第十四章 实验十七 测量玻璃的折射率-2025高三总复习 物理(新高考)

第十四章 实验十七 测量玻璃的折射率-2025高三总复习 物理(新高考)

实验十七测量玻璃的折射率一、实验目的1.测定玻璃的折射率。

2.学会用插针法确定光路。

二、实验原理与器材1.实验原理如图甲所示,用插针法找出与入射光线AO 对应的出射光线O ′B ,确定出O ′点,画出折射光线OO ′,然后测量出角i 和r 的度数,根据n =sin i sin r 计算出玻璃的折射率。

2.实验器材白纸、图钉、大头针、长方体玻璃砖、直尺、铅笔、量角器、木板。

三、实验步骤与操作1.如实验原理图甲所示,将白纸用图钉固定在绘图板上,先在白纸上画出一条直线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.把长方形玻璃砖平放在白纸上,使它的一条长边跟aa ′对齐,画出玻璃砖的另一条长边bb ′。

3.在线段AO 上竖直地插上两枚大头针P 1、P 2,透过玻璃砖观察大头针P 1、P 2的像,调整视线的方向,直到P 1的像被P 2的像挡住。

再在观察的这一侧插两枚大头针P 3、P 4,使P 3挡住P 1、P 2的像,P 4挡住P 3及P 1、P 2的像,记下P 3、P 4的位置。

4.移去大头针和玻璃砖,过P 3、P 4引直线O ′B ,与bb ′交于O ′,直线O ′B 就代表了沿AO 方向入射的光线透过玻璃砖后的传播方向。

连接OO ′,入射角i =∠AON ,折射角r =∠O ′ON ′。

5.用量角器量出入射角和折射角,查出它们的正弦值,将数据填入自己设计的表格中。

6.改变入射角,用上述方法分别求出折射角,查出它们的正弦值,填入表格中。

7.根据n =sin i sin r求得每次测得的折射率,然后求出平均值。

四、实验数据处理1.计算法用量角器测量入射角i 和折射角r ,并查出其正弦值sin i 和sin r 。

算出不同入射角时的sin i sin r值,并取平均值。

2.用图像处理数据以sin i 值为横坐标、以sin r 值为纵坐标,建立直角坐标系,如图乙所示。

实验:测定玻璃的折射率

实验:测定玻璃的折射率
玻璃 的折射率为1.59。
分析实验中存在的问题和改进方法
存在的问题
在实验过程中,由于环境光线的影响,可能会出现误差;同时,测量角度时也可能存在 误差。
改进方法
为了减小误差,可以在实验过程中使用遮光板来减少环境光线的干扰;同时,采用更加 精确的测量工具来提高角度测量的准确性。
果。
调整实验装置,使光线正确地进入折射率计
调整光源与玻璃片的 相对位置,确保光线 能够垂直入射到玻璃 片上。
确保光屏的位置能够 接收到折射后的光线, 以便观察和记录。
调整折射率计的角度, 使入射光线和折射光 线分别对准标尺上的 刻度。
记录实验数据,并计算玻璃的折射率
观察并记录入射角和折射角的大小。 根据折射定律公式(n=sin i/sin r),计算玻璃的折射率n。
数据处理
为了更准确地分析实验结果,我们对 原始数据进行了平均处理,以减小测 量误差。
折射率计算结果与误差分析
折射率计算
根据斯涅尔定律,我们计算出了玻璃的折射率。
误差分析
通过对实验过程的分析,我们确定了折射率计算结果的误差范围,主要来源于测量角度和光速的误差 。
实验结果与理论值的比较分析
理论值比较
折射率的概念和计算公式
折射率
光在真空中的速度与光在介质中的速度之比,称为介质的折 射率。
计算公式
n=c/v,其中c为光在真空中的速度,v为光在介质中的速度。
折射率计的工作原理和使用方法
工作原理
折射率计利用光的折射现象来测量介质的折射率。当光线从空气射入玻璃时,其 折射角会发生变化,通过测量这个角度的变化,可以计算出玻璃的折射率。
使用方法
将待测玻璃放入折射率计的样品槽中,调整入射角,使光线射入玻璃并发生折射 。通过测量折射角的变化,可以计算出玻璃的折射率。

《实验:测定玻璃的折射率》 讲义

《实验:测定玻璃的折射率》 讲义

《实验:测定玻璃的折射率》讲义一、实验目的测定玻璃的折射率,加深对光的折射定律的理解。

二、实验原理当光线从空气斜射入玻璃时,入射角 i 和折射角 r 满足折射定律:n = sin i / sin r ,其中 n 为玻璃的折射率。

通过测量入射角和折射角,就可以计算出玻璃的折射率。

三、实验器材玻璃砖、白纸、大头针、直尺、铅笔、量角器、平木板。

四、实验步骤1、把白纸平铺在平木板上,用铅笔在白纸上画出一条直线 aa',作为界面。

2、把玻璃砖平放在白纸上,使玻璃砖的一个长边与直线 aa'对齐。

3、用大头针在玻璃砖的另一侧分别插上 P1、P2 两枚大头针,使P1、P2 的针尖大致在同一直线上。

4、眼睛在玻璃砖的另一侧观察,在白纸上分别插上 P3、P4 两枚大头针,使 P3 挡住 P1、P2 的像,P4 挡住 P3 和 P1、P2 的像。

5、移去玻璃砖和大头针,过 P1、P2 作直线 O1O2 交 aa'于 O 点,过 P3、P4 作直线 O3O4 交 aa'于 O'点,连接 OO'。

6、用量角器分别测量入射角 i 和折射角 r。

7、改变入射角,重复步骤 3 至 6,多测几组数据。

五、数据处理1、计算每次测量的折射率 n = sin i / sin r 。

2、求折射率的平均值,得到玻璃的折射率。

六、注意事项1、玻璃砖要与纸面垂直。

2、插大头针时,要使大头针的针尖大致在同一直线上。

3、入射角不宜过大或过小,一般在 30°至 60°之间。

4、测量入射角和折射角时,要尽量准确。

七、误差分析1、测量误差:入射角和折射角的测量存在误差,可能导致折射率的计算不准确。

2、作图误差:在确定光线的光路时,作图不准确会引入误差。

3、仪器误差:量角器的精度有限,也会影响测量结果的准确性。

八、实验拓展1、思考如果玻璃砖的两个表面不平行,对实验结果会有什么影响?2、尝试用其他方法测定玻璃的折射率,比如利用全反射现象。

测定玻璃的折射率实验

测定玻璃的折射率实验

测定玻璃的折射率实验方案一,读数显微镜法测定玻璃折射率测量原理:测量原理如图2所示:当从观察点观察透明玻璃下面的物P时,实际观察到的是物P的像P1,设t。

为物P经玻璃折射出射线与玻璃法线的夹角,t1为物P光在玻璃中到达观察点与玻璃法线的夹角,D为玻璃的厚度,a为垂直于玻璃且通过物P的直线到观察点的距离,n为玻璃的折射率,n。

为空气折时率,根据折射律关系有:(1)由图2关系得:将sint o和sint l的表达式代入式(1)得:当a趋于零时,也就是观察者从玻璃上方垂直观察物P时,则有关系式:(2)用读数显微镜测透明物质折射率时,调整光学系统到物屏的距离,使从目镜中清晰观察到物屏的图像时,记录光学系统所在的位置X。

;把待测一定厚度D的透明玻璃放在物屏与物镜之间,再次调整光学系统的位置,使得物屏的物光通过待测透明玻璃以及物镜,从目镜中再次清晰观察到物屏的图像,记录此时光学系统所在的位置X1。

被测物质的厚度D可以通过游标卡尺测量出来。

在正常温度和气压下,空气折射率‰为1.0002926,根据式(2)被测物质的折射率n为:实验仪器选择:KF—JCD3读数显微镜、长物距物镜,长方形平板玻璃样品等。

实验步骤:1 测玻璃厚度用游标卡尺测量玻璃厚度,重复测量6次,记入表格。

2 测有待测样品和没有待测样品时的物镜位置差在载物台上放置一个物屏,用钠光灯照亮物屏,转动读数显微镜的澜焦轮、螺旋测微调节轮以及平面反射镜,使得在转动螺旋测微调节轮时,所观察到物屏的像不会移动位置;把待测透明玻璃坚放在载物台上,且处于平面反射镜与物屏之间,转动螺旋测微调节轮,水平移动光学系统,记录从目镜中清晰观察到物屏像时,记录螺旋测微系统上的主尺和副尺指示,以表示光学系统物镜所在的位置X0,填入表格,把待测透明玻璃从载物台上取下。

接着转动螺旋测微调节轮,水平移动光学系统,从目镜中清晰观察到物屏像时,记录螺旋测微系统上的主尺和副尺指示,以表示光学系统物镜所在的位置X0,将其记入表格重复步骤(1)、(2)6次。

实验十七 测量玻璃的折射率

实验十七 测量玻璃的折射率

第十四章光学实验十七测量玻璃的折射率测定玻璃的折射率的实验往年考查较少,新高考该内容作为必考后,考查重要性增强,主要考查学生的实验操作能力和数据处理能力.2023年高考中广东T11,海南T14均在实验题中进行了考查,预计2025年高考中会加大对该实验的考查力度.1.实验目的会用插针法确定玻璃的折射率,掌握光在发生折射时,入射角和折射角的确定方法.2.实验原理如图所示,abcd为一个两面平行的玻璃砖,入射角为θ1,折射角为θ2,根据n=sinθ1计算出玻璃的折射率.sinθ23.实验器材木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、刻度尺、量角器、铅笔.4.实验步骤(1)在白纸上画出一条直线aa'作为界面,过aa'上的一点O1画出界面的法线NN',并画一条直线AO1作为入射光线,如图所示.(2)把长方体玻璃砖放在白纸上,使它的一个长边与aa'对齐.用直尺轻靠在玻璃砖的另一长边,按住直尺不动.将玻璃砖取下,画出直线bb',bb'代表玻璃砖的另一边.(3)在直线AO1上竖直插上两枚大头针P1、P2,透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像,调整视线方向,直到P2挡住P1的像.再在观察的这一侧竖直插上两枚大头针P3、P4,使P3挡住P1、P2的像,P4挡住P3及P1、P2的像,记下P3、P4的位置.(4)连接P3、P4,交bb'于点O2,连接O1O2,O1O2就代表了沿AO1方向入射的光线在玻璃砖中的传播路径,入射角θ1=∠AO1N,折射角θ2=∠O2O1N'.5.数据分析(1)计算法:用量角器测量入射角θ1和折射角θ2,并查出其正弦值sinθ1和sinθ2.算出不同入射角时的sinθ1sinθ2,并取[1]平均值.(2)图像法:改变不同的入射角θ1,测出不同的折射角θ2,作出sinθ1-sinθ2的图像,由n=sinθ1sinθ2可知图像应是过[2]原点的直线,如图所示,其斜率为折射率.(3)“单位圆”法: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AO于E点,交折射光线OO'于E'点,过E作NN'的垂线EH,过E'作NN'的垂线E'H',如图所示,sinθ1=EHOE ,sinθ2=E'H'OE',OE=OE'=R,则n=sinθ1sinθ2=EHE'H'.只要用刻度尺量出EH、E'H'的长度就可以求出n.6.注意事项(1)所用玻璃砖要厚一些.(2)尽可能将大头针竖直插在纸上,且P1与P2间、P3与P4间要有适当的间隔,不宜太近.(3)在实验过程中,玻璃砖与白纸的位置都不能改变.(4)操作时不能用手触摸玻璃砖光洁的光学面,更不能用玻璃砖代替直尺画线,以免划伤玻璃砖表面.(5)实验时入射角不能太小(接近0°),否则会使测量误差增大;入射角也不能太大(接近90°),否则不易观察到P1、P2的像.7.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,故入射角适当大些,以减小测量的相对误差.命题点1教材基础实验1.[2023安徽芜湖二模]在“测定玻璃的折射率”的实验中,在白纸上放好平行玻璃砖,a和a'分别是玻璃砖与空气的两个界面,如图(a)所示.在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2,然后在另一侧透过玻璃砖观察,并插上大头针P3,使其挡住P2、P1的像;接着插上大头针P4,使其挡住P3以及P2和P1的像,用“·”表示大头针的位置,这样大头针P1、P2就确定了射入玻璃砖的光线.(1)根据以上信息,请在图(a)中画出光路图.(2)正确作出光路图后,测量a分界面上的入射角i和折射角r.多次改变入射角,测得多组入射角和折射角,根据测得的入射角和折射角的正弦值,画出了如图(b)所示的图像,由图像可知该玻璃的折射率n= 1.5(保留两位有效数字).(3)如图(c)所示,在实验过程中画出界面a后,不小心将玻璃砖向上平移了一些,导致界面a'画到图中虚线位置,而在作光路图时界面a仍为开始所画的,则所测得的折射率将偏大(填“偏大”“偏小”或“不变”).答案(1)如图所示解析(2)根据折射定律n=sinisinr ,所以sin r=1n·sin i,根据图像得1n=0.40.6,解得n=1.5.(3)如图所示,在实验过程中画出界面a后,不小心将玻璃砖向上平移了一些,导致界面a'画到图中虚线位置,而在作光路图时界面a仍为开始所画的,入射角i不变,但折射角r偏小,则所测得的折射率将偏大.命题点2创新设计实验2.[2023海南]如图所示,在用激光测玻璃砖折射率的实验中,玻璃砖与光屏P平行放置,从另一侧用激光笔以一定角度照射,此时在光屏上的S1处有激光点,移走玻璃砖,光点移到S2处.(1)请在图中画出激光束经玻璃砖折射后完整的光路图;(2)已经测出AB=l1,OA=l2,S1S2=l3,则折射率n=l1√(l1-l3)2+l22(l1-l3)√l12+l22(用l1、l2、l3表示);(3)若改用宽度比ab更小的玻璃砖做实验,则S1S2间的距离会变小(填“变大”“变小”或“不变”).答案(1)如图所示解析 (1)穿过平行玻璃砖的出射光线和入射光线平行,过S 1作BS 2的平行线,交ad 于C 点,连接OC .(2)根据几何关系可知,入射角的正弦值sin i =l 1√l 12+l 22,折射角的正弦值sin r =l 1-l 3√(l 1-l 3)2+l 22,根据折射定律n =sinisinr=l 1√(l 1-l 3)2+l 22(l 1-l 3)√l 12+l 22.(3)若玻璃砖的宽度变小,ad 边与两条光线的交点距离变小,即BC 变小,则S 1S 2间的距离也会变小.1.[2024北京丰台区开学考试]某同学用插针法测定玻璃砖的折射率,作出光路图如图所示.光线与玻璃砖表面aa'和bb'分别交于O 点和P 点,他以O 点为圆心、线段OP 长度为半径作圆,该圆与入射光线交于A 点.过A 点和P 点作法线NN'的垂线,垂足分别为B 点和Q 点,则该玻璃砖的折射率为( A )A.n =ABPQB.n =OBOQC.n =PQOAD.n =ABOP解析 根据光的折射定律有n =sin∠AOB sin∠POQ=ABR PQ R=AB PQ,故选A.2.如图甲所示,在测量玻璃折射率的实验中,两位同学先在白纸上放好截面是正三角形ABC 的三棱镜,并确定AB 和AC 界面的位置,然后在棱镜的左侧画出一条直线,并在线上竖直插上两枚大头针P 1和P 2,再从棱镜的右侧观察P 1和P 2的像.(1)此后正确的操作步骤是 BD .A.插上大头针P 3,使P 3挡住P 2的像B.插上大头针P 3,使P 3挡住P 1、P 2的像C.插上大头针P 4,使P 4挡住P 3的像D.插上大头针P 4,使P 4挡住P 1、P 2的像和P 3(2)正确完成上述操作后,在纸上标出大头针P 3、P 4的位置(图中已标出).为测量该种玻璃的折射率,两位同学分别用圆规及刻度尺作出了完整光路和若干条辅助线,如图乙、丙所示.能够仅通过测量ED 、FG 的长度便可正确计算出折射率的是图 丙 (选填“乙”或“丙”),所测玻璃折射率的表达式为n=EDFG(用代表线段长度的字母ED、FG表示).解析(1)此后正确的操作步骤是:插上大头针P3,使P3挡住P1、P2的像;插上大头针P4,使P4挡住P1、P2的像和P3.故B、D正确.(2)能够仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是题图丙,n=sinθ1sinθ2=EDODFGOG=EDFG.3.[2023湖北八校联考模拟]在用“插针法”测量玻璃折射率的实验中:(1)在“用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率”的实验中,其实验光路图如图1所示,对实验中的一些具体问题,下列说法正确的是BC.A.为减小作图误差,P3和P4的距离应适当小一些B.为减小测量误差,P1和P2的连线与玻璃砖界面法线的夹角应适当取大一些C.为减小误差,应当选用宽度较大的玻璃砖完成实验D.实验中玻璃砖在纸上的位置不可移动,可用玻璃砖代替尺子画出边界线以固定玻璃砖在纸上的位置(2)甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa'和bb'后,不小心碰了玻璃砖使它向aa'一侧平移了少许,如图2所示,他随后实验测得的折射率不变(选填“偏大”“偏小”或“不变”).(3)乙同学在画界面时,不小心将两界面aa'、bb'间距画得比玻璃砖宽度大些(bb'仍然与aa'平行),如图3所示,他随后实验测得的折射率偏小(选填“偏大”“偏小”或“不变”).解析(1)为减小作图误差,P3和P4的距离应适当大一些,A错误;P1和P2的连线与玻璃砖界面法线的夹角适当大一些,折射现象更明显,误差较小,B正确;宽度较大的玻璃砖,光在玻璃砖中的路程长,入射点与出射点距离较大,确定角度较准确,误差较小,C 正确;不可用玻璃砖代替尺子,应沿玻璃砖描点后,用尺子画出玻璃砖界面,D错误.(2)如图甲分析,测量的入射角与折射角没有误差,测得的折射率不变.图甲图乙(3)如图乙分析,入射角不受影响,当折射角的测量值大于真实值时,根据n=sinisinr,可知测得的折射率偏小.4.[实验装置创新]通过动手做实验可让学生们提高对物理实验的理解和应用能力.如图所示,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)用刻度尺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竖直插入水中.(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(即图中A点),同时看到水面上B点刻度的像B'恰与A点的像重合,如图,水面与直尺的C点相平,则∠OAC和∠OB'C(或∠OBC)分别等于入射角和折射角.(5)读出AC和AB(或BC)的长度.(6)由题中所给条件和前面步骤得到的数据,可以计算水的折射率n=√d2+AC2d2+(AB-AC)2(或√d2+AC2d2+BC2).解析(4)从A点发出的光线经折射后进入眼睛,所以∠OAC等于入射角,∠OB'C(或∠OBC)等于折射角.(5)若水面与直尺C点相平,读出AC和AB(或AC和BC)的长度.(6)设从A点发出的光线射到水面时入射角为i,折射角为r,根据数学知识得sin i=d√d2+AC2,sin r=d√d2+B'C2,则折射率为n=sinrsini,根据对称性有B'C=BC,联立得n=√d2+AC2d2+(AB-AC)2或√d2+AC2d2+BC2.。

实验测量玻璃的折射率

实验测量玻璃的折射率

实验测量玻璃的折射率 LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】《测量玻璃的折射率》学习材料【教学目的】1.测定一块玻璃砖的折射率; 2.验证光的折射定律。

【实验器材】1块矩形玻璃砖、刻度尺、量角器、1张8开白纸、4枚大头针、1块木板、铅笔 【实验原理】用两面平行的玻璃砖来测定玻璃的折射率。

当光线斜入射进入两面平行的玻璃砖时,从玻璃砖射出的光线的传播方向是不变的,出射光线跟入射光线相比只有一定得侧移。

只要我们找出跟某一入射光线对应的出射光线,就能求出在玻璃中对应的折射光线,从而求出折射角。

再根据折射定律,就可以求出玻璃的折射率n=sin i /sin r 。

插针法确定光路的基本原理:当后两枚大头针与前两枚大头针在玻璃中的虚像处于同一视线上时,四枚大头针处于同一光路上。

【实验步骤】1、把白纸用图钉固定在木板上。

2、在白纸上画一条直线aa '作为界面(如图所示),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i 适当大些。

3、在AO 线上竖直地插两枚大头针1P 、2P ,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3P ,调整视线,同时移动3P 的位置,使3P 恰好能同时挡住1P 、2P 的像,把大头针3P 竖直插在此时位置。

6、同样,在玻璃砖bb '一侧再竖直地插一枚大头针4P ,使4P 能挡住3P 本身,同时也挡住1P 、2P 的像。

7、移去玻璃砖,拔去大头针,过3P 、4P 做一条直线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r 。

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《测量玻璃的折射率》学习材料
【教学目的】
1.测定一块玻璃砖的折射率; 2.验证光的折射定律。

【实验器材】
1块矩形玻璃砖、刻度尺、量角器、1张8开白纸、4枚大头针、1块木板、铅笔 【实验原理】
用两面平行的玻璃砖来测定玻璃的折射率。

当光线斜入射进入两面平行的玻璃砖时,从玻璃砖射出的光线的传播方向是不变的,出射光线跟入射光线相比只有一定得侧移。

只要我们找出跟某一入射光线对应的出射光线,就能求出在玻璃中对应的折射光线,从而求出折射角。

再根据折射定律,就可以求出玻璃的折射率n=sin i /sin r 。

插针法确定光路的基本原理:当后两枚大头针与前两枚大头针在玻璃中的虚像处于同一视线上时,四枚大头针处于同一光路上。

【实验步骤】
1、把白纸用图钉固定在木板上。

2、在白纸上画一条直线aa '作为界面(如图所示),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i 适当大些。

3、在AO 线上竖直地插两枚大头针1P 、2P ,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3P ,调整视线,同时移动3P 的位置,使3P 恰好能同时挡住1P 、2P 的像,把大头针3P 竖直插在此时位置。

6、同样,在玻璃砖bb '一侧再竖直地插一枚大头针4P ,使4P 能挡住3P 本身,同时也挡住1P 、2P 的像。

7、移去玻璃砖,拔去大头针,过3P 、4P 做一条直线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r 。

8、用量角器量出入射角i 和折射角r 的大小。

9、改变入射角i ,重复上面的步骤再做三、四次。

10、算出不同入射角时,n =sin i /sin r 的值,求出几次实验中n 的平均值就是玻璃的折射率。

(或图像法求折射率:用sin i 表示纵坐标,用sin r 表示横坐标,则图线的斜率就是玻璃的折射率。


注:遇到通过作图判断两个量的关系的方法(不是线性关系的,化成线性关系); 【记录数据】
【注意事项】
1、玻璃砖应选择宽度较大的(一般要求5cm 以上),以减小确定光路方向时出现的误差,提高测量的准确度。

2、操作时不要用手触摸玻璃砖的光滑光学面,更不能把玻璃砖界面当尺子画界线,以免损坏玻璃砖的光学表面。

(先在白纸上画直线作为玻璃砖的界面,再画玻璃砖的另一界面时,对齐玻璃砖的另一长边,用大头针确定两点,并以此两点画直线bb '作为玻璃砖的另一界面。


3、大头针应垂直地插在纸上,同侧两针之间的距离要稍大些;
4、入射角应在 3075︒︒~范围内取值较好。

入射角过小,折射角更小,•测量相对误差增大;入射角过大,导致反射光太强,折射光太弱,像不清楚,不易观察,很难确定3P 、4P 的位置。

5、为检验光路是否正确,可分别从两个侧面看对面的象是否在同一光路上。

6、实验中,一旦玻璃砖宽度所定的界面aa '和bb '画好后,放置的玻璃砖就不要随便移动。

如果稍微上下平移了玻璃砖,则对测量结果没有影响,其光路图如图所示,如果玻璃砖稍微倾斜移动,则测得的折射率肯定发生变化。

7、如果插针1P 、2P 的连线过分倾向玻璃砖右侧,且入射角又大于某一数值,会出现隔着玻璃砖沿2P 、1P 方向观察不到1P 、2P 两插针的情况,此时的光路图如图所示,遇到这种情况,可将玻璃砖沿aa '界面向右平移
8、本实验不要求玻璃砖的两个界面保持平行。

若界面不平行,仅会改变从玻璃砖内出射光线的方向,对入射界面两侧的光路没有影响,照样能测得其折射率。

【思考题】
1、如果实验室未配备量角器,而是给了刻度尺和圆规,那么可以怎么测量? (将角度转换成长度比)
2、如果玻璃砖不是梯形,而是半圆型、圆形或三角形,那么可以怎么测量? (只要能作出光路就可以)
3、在本实验中的光路中你还发现了什么?(出射光与入射光平行)该如何解释这一现象?(光路可逆)
【巩固练习】
1、在测定玻璃的折射率的实验中,对一块两面平行的玻璃砖,用“插针法”找出与入射光线对应的出射光线。

现有甲、乙、丙、丁四位同学分别做出如图的四组插针结果。

(1)从图上看,肯定把针插错了的同学是乙 .(2)从图上看,测量结果准确度最高的同学是丁 .
2、(06江苏高考)在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中,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①、②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。

则甲同学测得的折射率与真实值相比偏小(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。

乙同学测得的折射率与真实值相比不变(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。

丙同学测得的折射率与真实值相比可能偏大、可能偏小、可能不变。

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