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课件网) 实验:测量玻璃的折射率 [定位·学习目标] 1.知道测量玻璃的折射率的原理、方法和步骤。2.会确定入射光线、折射光线、入射角及折射角。3.学会用不同方法计算玻璃的折射率。 探究·必备知识 一、实验目的 测量玻璃折射率,学习用插针法确定光路。 二、实验原理 三、实验器材 玻璃砖、白纸、木板、大头针四枚、图钉四枚、量角器、三角板(或直尺)、铅笔。 四、实验步骤 1.如图所示,将白纸用图钉钉在水平木板上。 2.在白纸上画出一条直线aa′作为界面(线),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。 3.把长方形玻璃砖放在白纸上,使它的长边跟aa′对齐,画出玻璃砖的另一边bb′。 4.在直线AO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的像挡住P1的像。再在观察者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。 5.移去大头针和玻璃砖,过P3、P4所在处作直线O′B与bb′交于O′,直线O′B就代表了沿AO方向入射的光线通过玻璃砖后的传播方向。 6.连接OO′,入射角θ1=∠AON,折射角θ2=∠O′ON′,用量角器量出入射角和折射角。 7.用上述方法测出入射角分别大约为30°、45°、60°时的折射角。 五、数据处理 1.计算法 2.图像法 3.单位圆法 在不使用量角器的情况下,可以用画单位圆法。 (1)以入射点O为圆心,以一定长度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。 六、误差分析 实验误差主要有两个: 1.入射光线和出射光线确定的不够精确,因此要求插大头针时两大头针间距应较大。 2.入射角、折射角测量的不精确,为减小测角时的相对误差,主要从以下方面入手: (1)选用玻璃砖宽度宜在5 cm以上,若宽度太小则测量误差较大。 (2)入射角宜在15°～75°范围内取值。 (3)在纸上画aa′、bb′两条线时,应尽量准确地与玻璃砖的两个平行的折射面重合,这样,两交点O1、O2才能与光线的实际入射点较好地相符,否则将使画出的玻璃中的光路与实际情况偏离严重。 七、注意事项 1.实验时,尽可能将大头针竖直插在白纸上,且大头针之间及大头针与光线转折点之间的距离要稍大一些。 2.入射角θ1应适当大一些,以减小测量角度的误差,但入射角不宜太大。 3.在操作时,手不能触摸玻璃砖的光洁面,更不能把玻璃砖界面当尺子画 界线。 4.在实验过程中,玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。 突破·关键能力 要点一 实验原理、操作与数据处理 [例1] (2024·广东汕尾期末)在利用“插针法”测定玻璃砖的折射率实验中,如图甲所示,先将玻璃砖平放到水平面内的白纸上,贴着玻璃砖前后两个面在纸上描点后画出直线m1m2和k1k2,然后在白纸上竖直插上两枚大头针P1、P2。 (1)准备插第三枚大头针时,应在 (选填“m1m2”或“k1k2”)侧观察。 m1m2 【解析】 (1)先在白纸上放上玻璃砖,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,并插第三枚大头针。 (2)插第三枚大头针时,这枚大头针 。 A.挡住P1的像即可 B.挡住P2的像即可 C.应同时挡住P1和P2的像 C 【解析】 (2)插第三枚大头针时,这枚大头针应同时挡住P1和P2的像。故选C。 (3)插完所需的大头针,补全光路。图乙为光路的一部分, A1、B1均为光路上的点,分别过A1、B1作直线k1k2的垂线,垂足分别为A2、B2,测得A2O=4.00 cm, B2O=2.80 cm, A1O=B1O,则玻璃砖的折射率n= 。 1.43 [例2] (1)如图甲所示,在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中,下列说法正确的是 。(多选) A.应选取较厚的玻璃砖 B.为减小测量误差,P1 、P2的连线与法线NN′的夹角应尽量小些 C.为了减小作图误 ... ...
