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物理选择性必修 第一册1 光的折射一等奖课件ppt
展开玻璃是一种透明介质,光从空气入射到玻璃的界面上会发生折射,如何把玻璃的折射率测出来?
一、实验目的 测定玻璃的折射率。
(1)铺纸(将白纸用图钉固定在木板上);
(2)在白纸上画一条线a作为界面,过a上的一点O(作为入射点)画法线NN′,并画AO作为入射光线;
(3)把玻璃砖放在白纸上,使它的一边与a对齐(确保O为实际入射点) ,确定玻璃砖的另一界面a′(确保出射点准确) ;
(4)在直线AO上竖直插大头针P1、P2,透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像,调整视线让P2挡住P1的像。再在另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、P2、P1的像,记下P3、P4位置;
(5)移去大头针和玻璃砖,过P3、P4所在处作直线DC与a′交于O′(作为实际出射点),直线O′D代表沿AO方向的入射光通过玻璃砖后的传播方向;
(6)连接OO′,入射角1=∠AON ,折射角2= ∠N′OO′,用量角器量出入射角和折射角,求出对应的正弦值,记录在表格中;
(7)用上述方法求出入射角分别为300、450、600时的折射角,查出它们的正弦值,填入表格中;
(8)算出不同入射角时的入射角与折射角的正弦比值,最后求出几次实验的平均值为折射率.
六、注意事项(1)实验时,尽可能将大头针竖直插在纸上,且P1和P2之间,P2与O点之间,P3与P4之间,P3与O′点之间距离要稍大一些。 (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,也不宜太小。(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。(5)玻璃砖应选用宽度较大的,宜在5 cm以上。若宽度太小,则测量误差较大。
七、误差分析(1)入射光线和出射光线确定得不够精确,因此要求插大头针时,两大头针间距应适当大一些。(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。
【典例1】如图所示,当光以一定的入射角透过一块玻璃砖时,只要找出与入射光线AO相对应的出射光线O′D,就能够画出光从空气射入玻璃后的折射光线OO′,于是就能测量入射角θ1、折射角θ2。根据折射定律,就可以求出玻璃的折射率了。怎样确定与入射光线AO相对应的折射光线OO'?把玻璃砖放在木板上,下面垫一张白纸,在纸上描出玻璃砖的两个边a和a'。然后,在玻璃砖的一侧插两个大头针A、B,AB的延长线与直线a的交点就O。(1)眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针,使B把_______挡住。如果在眼睛这一侧再插第三个大头针C,使它把________挡住,插第四个大头针D,使它把__________挡住,那么大头针___________就确定了从玻璃砖射出的光线。(2)在白纸上描出光线的径迹,测量θ1、θ2的角度,就能计算玻璃的折射率_____。(3)实验中,应该采取哪些措施以减小误差?试写出两个。①_________________;②_________________。
【典例2】(2022·江苏江苏·二模)某同学用“插针法”测量平行玻璃砖的折射率。如图所示,直线与之间的距离等于玻璃砖的厚度,a、b、c、d为大头针的位置,下列说法中正确的是( )A.该同学在插大头针c时,只要使其挡住b的像即可B.入射角较大时光会在玻璃砖下表面可能发生全反射C.若实验时玻璃砖向上平移微小距离,结果不受影响D.“插针法”实验只能用来测量平行玻璃砖的折射率
【典例3】某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率,实验后留下的痕迹如图所示,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,只需用刻度尺测量________和________(均选填“l1”“l2” “l3”或“l4”),则玻璃砖的折射率可表示为________。
【典例4】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P1、P2,并保持P1、P2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P1、P2的像,并在圆周上插上大头针P3,使P3正好挡住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,则:
(1)若∠AOF=30°,OP3与OC的夹角为30°,则P3处所对应的折射率的值为________。(2)图中P3、P4两位置________处所对应的折射率大。(3)作AO的延长线交圆周于点K,点K处所对应的折射率的值应为________。
【答案】(1) (2)P4 (3)1
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