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1、实验：测定玻璃的折射率请完成如图所示的光路图请完成如图所示的光路图平行玻璃砖平行玻璃砖ri演示：一束激光打在平行玻璃砖上，感受一下，演示：一束激光打在平行玻璃砖上，感受一下，并根据上述图示，说说要测玻璃的折射率，应并根据上述图示，说说要测玻璃的折射率，应测哪些量？测哪些量？i问题：如果在图示的位置插上两枚大头针问题：如果在图示的位置插上两枚大头针P1P2，沿沿P1P2方向射到平行玻璃砖上的光，相应的折方向射到平行玻璃砖上的光，相应的折射光线如何呢？射光线如何呢？ri折射光射入人眼中，引起人的视觉折射光射入人眼中，引起人的视觉ririri人的视觉习惯人的视觉习惯ri人在如图左位置能看到几枚大头针
2、的像，在右位置人在如图左位置能看到几枚大头针的像，在右位置能看到哪枚大头针的像？能看到哪枚大头针的像？ri在右位置方向上，依次插在右位置方向上，依次插上两枚大头针上两枚大头针P P3 3P P4 4，使之挡，使之挡住大头针住大头针P P1 1P P2 2像像riririP P3 3P P4 4的连线即为通过入的连线即为通过入射光线射光线P P1 1P P2 2的出射光线的出射光线一、实验目的ri测定玻璃的折射率测定玻璃的折射率二、实验原理 如图，利用平行玻璃砖对光路如图，利用平行玻璃砖对光路的侧移，用插针法找出入射光线的侧移，用插针法找出入射光线AO对应的出射光线对应的出射光线OB，量出入，量
3、出入射角射角i和折射角和折射角r，根据折射定律，根据折射定律n=sini/sinr 计算出玻璃的折射率。计算出玻璃的折射率。三、实验器材玻璃砖，木板，白纸，大头针（玻璃砖，木板，白纸，大头针（4枚），图钉，枚），图钉，三角板，量角器，圆规，直尺、铅笔三角板，量角器，圆规，直尺、铅笔AOOB三 、实验器材玻璃砖，木板，白纸，大头针（玻璃砖，木板，白纸，大头针（4枚），图钉，枚），图钉，三角板，量角器，圆规，直尺、铅笔三角板，量角器，圆规，直尺、铅笔、固定白纸于绘图板、固定白纸于绘图板、画出界面线、画出界面线aa、法线、法线NN和和入射光线入射光线AO3、放好玻璃砖，使长边与、放好玻璃砖，使长边与
4、aa重合，画下界面重合，画下界面bb.四、实验步骤NN N aaOAbb4、插针法定出射光线：在、插针法定出射光线：在AO上上竖直竖直插上插上P1、P2，透，透过玻璃砖看过玻璃砖看P1、P2的像，调整视线直到的像，调整视线直到P2的像挡住的像挡住P1的像，再在观察者一侧竖直插的像，再在观察者一侧竖直插P3、P4，使使P3挡住挡住P1、P2 的像，的像，P4挡住挡住P3本身和本身和P1、P2 的像的像，记下，记下P3、P4的的位置。位置。ri5、作图确定出射光、作图确定出射光OB、出射点、出射点O、折射光线、折射光线OO6、改变入射角、改变入射角i为为30、45、60、75重复做几次重复做几次7
5、、数据记录与处理、数据记录与处理方法方法1 1（计算法计算法）：测量入射角：测量入射角i i和折射角和折射角r r，查出，查出正弦值并记入表格，计算出对应折射率，最后求正弦值并记入表格，计算出对应折射率，最后求出其平均值。出其平均值。次数次数isinirsinrnn平均值平均值1300.50020.90.3571.401.402450.70730.50.5081.393600.86638.00.6161.41 方法方法2 2（图像法图像法）：用测得的多组入射角）：用测得的多组入射角i i与折射与折射角角r r作出作出sinsini isinsinr r图象如图所示，其斜率即为玻璃的图象如图所示
6、，其斜率即为玻璃的折射率折射率n nsinrsini010.67riOPPPQQQRQQr sinRPPi sinQQPPrin sinsin方法方法3（单位圆法单位圆法）：如图所示，以如图所示，以O为为圆心，作圆与圆心，作圆与OA、OO分别交于分别交于P、Q点，点，过过P、Q点分别作法线点分别作法线NN的垂线，垂足的垂线，垂足分别为分别为P、Q，测量出，测量出PP和和QQ的长度，的长度，则玻璃的折射率则玻璃的折射率n= 。测出不同入射角测出不同入射角时的时的PP和和QQ的长度的长度，记录在表中。计，记录在表中。计算玻璃的折射率，并求平均值。算玻璃的折射率，并求平均值。次数次数iPPQQnn平
7、均值平均值130245360注意事项 实验时尽可能将大头针实验时尽可能将大头针竖直竖直地插在铺有白纸的木板上地插在铺有白纸的木板上P1和和P2，P2和和O之间，之间，P3和和P4之间，之间，P3和和O之间的距之间的距离要稍大一些离要稍大一些 入射角不能太大，也不能太小，在入射角不能太大，也不能太小，在3060 之间为宜之间为宜(4)在实验时，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变在实验时，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变(5)在实验时，玻璃砖应选用厚度较大的，宜在在实验时，玻璃砖应选用厚度较大的，宜在5 cm以上以上(6) 在实验时，不能把玻璃砖当尺子来画界面在实验时，不能把玻璃砖当尺子来画界面实验与误
8、差分析：实验与误差分析：1、边界问题、边界问题ri（1）如果边界）如果边界整体整体向上平移，测出的折射率不变向上平移，测出的折射率不变ri（2）如果画出的下边界比实际下边界偏下，造成折）如果画出的下边界比实际下边界偏下，造成折射角的测量值比真实值偏大，折射率的测量值比真实射角的测量值比真实值偏大，折射率的测量值比真实值偏小值偏小ri（3 3）如果画出的上、下边界比实际边界偏外，造）如果画出的上、下边界比实际边界偏外，造成折射角的测量值比真实值偏大，折射率的测量值成折射角的测量值比真实值偏大，折射率的测量值比真实值偏小比真实值偏小（4 4）如果画出边界后，实验过程中玻璃砖如图移动，）如果画出边界
9、后，实验过程中玻璃砖如图移动，造成折射角的测量值比真实值偏小（或大），折射造成折射角的测量值比真实值偏小（或大），折射率的测量值比真实值偏大（或小）率的测量值比真实值偏大（或小）riri2 、 入射光线（角）折射光线（角）问题入射光线（角）折射光线（角）问题（1）如果大头针间距过小，造成入射光线、折射）如果大头针间距过小，造成入射光线、折射光线不准，造成误差光线不准，造成误差（2）如果入射角过小，造成测量入射角、折射）如果入射角过小，造成测量入射角、折射角误差大，造成实验误差角误差大，造成实验误差（3）玻璃砖的厚度过小，造成折射角测量误差大）玻璃砖的厚度过小，造成折射角测量误差大1、用圆柱形玻
10、璃测玻璃的折射率、用圆柱形玻璃测玻璃的折射率 用的是插针法，光路图如图用的是插针法，光路图如图1所示。所示。其他测玻璃的折射率的方法其他测玻璃的折射率的方法2、用不平行玻璃砖测玻璃的折射率、用不平行玻璃砖测玻璃的折射率 用的也是插针法，用的也是插针法，光路图如图光路图如图2所示所示 。3、半圆形玻璃砖测玻璃的折射率。、半圆形玻璃砖测玻璃的折射率。 插针法，光路图如图插针法，光路图如图3所示。让入射光沿玻璃砖半所示。让入射光沿玻璃砖半径方向。径方向。 全反射临界角的应用全反射临界角的应用光路图如图光路图如图4所示，所示，将一块半圆形玻璃砖放在水平将一块半圆形玻璃砖放在水平面上，用一束光线垂直于玻
11、璃砖直径平面射入圆心面上，用一束光线垂直于玻璃砖直径平面射入圆心O，以以O为转轴在水平面内缓慢转动半圆形玻璃砖，当刚转为转轴在水平面内缓慢转动半圆形玻璃砖，当刚转过过角时，观察者在玻璃砖的直径一侧恰好看不到出射光角时，观察者在玻璃砖的直径一侧恰好看不到出射光线。线。角即为全反射的临界角，这样就可以求出玻璃的折角即为全反射的临界角，这样就可以求出玻璃的折射率射率n了。了。4、用玻璃三棱镜测玻璃的折射率。、用玻璃三棱镜测玻璃的折射率。 用插针法，原理图如图用插针法，原理图如图5所示。所示。1、如图所示，在用玻璃砖测定玻璃折射率的实验中，如果如图所示，在用玻璃砖测定玻璃折射率的实验中，如果所用的玻璃
12、砖所用的玻璃砖ABCD的上表面的上表面AB和下表面和下表面CD不严格平行（不严格平行（AD略大于略大于BC），下列说法中正确的是），下列说法中正确的是 A用此玻璃砖做实验，画出的折射光线用此玻璃砖做实验，画出的折射光线c和相应的入射光线和相应的入射光线a不再平行，因此对实验结果产生系统误差不再平行，因此对实验结果产生系统误差B用此玻璃砖做实验，画出的折射光线用此玻璃砖做实验，画出的折射光线c和相应的入射光线和相应的入射光线a不再平行，但不会因此对实验结果产生影响不再平行，但不会因此对实验结果产生影响C射出光线射出光线c相对于入射光线相对于入射光线a有顺时针方向的微小偏转有顺时针方向的微小偏转D
13、射出光线射出光线c相对于入射光线相对于入射光线a有逆时针方向的微小偏转有逆时针方向的微小偏转习题：习题：BDBD2、在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙、丙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三位同学在纸上画出的界面aa、bb与玻璃砖位置的关系与玻璃砖位置的关系分别如图分别如图、和和所示，其中甲、丙两同学用的是矩所示，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，且均以均正确，且均以aa、bb为界面画光路图。则为界面画光路图。则甲同学测得的折射率与真实值相比甲同学测得的折射
14、率与真实值相比_(填填“偏大偏大”“”“偏小偏小”或或“不变不变”)乙同学测得的折射率与真实值相比乙同学测得的折射率与真实值相比_(填填“偏大偏大”“”“偏小偏小”或或“不变不变”)丙同学测得的折射率与真实值相比丙同学测得的折射率与真实值相比_偏小偏小不变不变不确定不确定丙丙 3、如图如图所示，某同学用插针法测定一半所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率，在平铺的白纸上垂圆形玻璃砖的折射率，在平铺的白纸上垂直纸面插大头针直纸面插大头针P1、P2确定入射光线，并确定入射光线，并让入射光线过圆心让入射光线过圆心O，在玻璃砖，在玻璃砖(图中实线图中实线部分部分)另一侧垂直纸面插大头针另一侧垂
15、直纸面插大头针P3，使，使P3挡挡住住P1、P2的像，连接的像，连接OP3.图中图中MN为分界为分界面，虚线半圆与玻璃砖对称，面，虚线半圆与玻璃砖对称，B、C分别是分别是入射光线、折射光线与圆的交点，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均垂直于法线并分别交法线于A、D点点(1)(1)设设ABAB的长度为的长度为l l1 1，AOAO的长度为的长度为l l2 2，CDCD的长度为的长度为l l3 3，DODO的长度的长度为为l l4 4，为较方便地表示出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量，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，则玻璃
16、砖的折射率可表示为_(2)(2)该同学在插大头针该同学在插大头针P P3 3前不小心将玻璃砖以前不小心将玻璃砖以O O为圆心顺时针转过为圆心顺时针转过一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将_(_(填填“偏大偏大”、“偏小偏小”或或“不变不变”) )l1和和l3l1/l3偏大偏大4、如图所示，画有直角坐标系如图所示，画有直角坐标系Oxy的白纸位于水的白纸位于水平桌面上平桌面上M是放在白纸上的半圆形玻璃砖，其底是放在白纸上的半圆形玻璃砖，其底面的圆心在坐标原点，直边与面的圆心在坐标原点，直边与x轴重合，轴重合，OA是画是画在纸上的直线，在纸上的直线，P1、P2为竖直地
17、插在直线为竖直地插在直线OA上的上的两枚大头针，两枚大头针，P3是竖直地插在纸上的第三枚大头是竖直地插在纸上的第三枚大头针，针，是直线是直线OA与与y轴正方向的夹角，轴正方向的夹角，是直线是直线OP3与与y轴负方向的夹角只要直线轴负方向的夹角只要直线OA画得合适，画得合适，且且P3的位置取得正确，测出角的位置取得正确，测出角和和，便可求得玻，便可求得玻璃的折射率某学生在用上述方法测量玻璃的折璃的折射率某学生在用上述方法测量玻璃的折射率时，在他画出的直线射率时，在他画出的直线OA上竖直地插上了上竖直地插上了P1，P2两枚大头针，但在两枚大头针，但在y0的区域内，不管眼睛放的区域内，不管眼睛放在何
18、处，都无法透过玻璃砖看到在何处，都无法透过玻璃砖看到P1、P2的像，的像，他应采取的措施是他应采取的措施是_若他已透过玻璃砖看到了若他已透过玻璃砖看到了P1、P2的像，确定的像，确定P3位置的方法是位置的方法是_若他已正确地测得了若他已正确地测得了、的值，则玻璃的折射率的值，则玻璃的折射率n_.P4P1P2P3CAB5、某同学在用等腰直角棱镜测定玻璃的折射率时，先在白某同学在用等腰直角棱镜测定玻璃的折射率时，先在白纸上作一与棱镜等大的三角形，将棱镜平放在白纸上，使其边纸上作一与棱镜等大的三角形，将棱镜平放在白纸上，使其边界与所画的三角形重合在玻璃一侧竖直插两枚大头针界与所画的三角形重合在玻璃一
19、侧竖直插两枚大头针P1和和P2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P1的像被的像被P2挡住，接着挡住，接着在眼睛所在的一侧再先后插两枚大头针在眼睛所在的一侧再先后插两枚大头针P3和和P4，使，使P3挡住挡住P1和和P2的像，的像，P4挡住挡住P3和和P1和和P2的像。在纸上标出的大头针位置和的像。在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓三棱镜轮廓ABC如图所示。已知光线在三棱镜底面如图所示。已知光线在三棱镜底面AB发生了发生了全反射。全反射。（1）用几何作图法，在图中准确）用几何作图法，在图中准确画出棱镜内的光路走向画出棱镜内的光路走向（2）为了测出棱镜玻璃的折射率
20、）为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量的量是，需要测量的量是 、 ，在，在图上标出它们。图上标出它们。（3）计算折射率的公式是）计算折射率的公式是 。 6、某同学在测定一厚度均匀的圆柱形玻璃的折射率时，某同学在测定一厚度均匀的圆柱形玻璃的折射率时，先在白纸上作一与玻璃圆柱同半径的园，圆心为先在白纸上作一与玻璃圆柱同半径的园，圆心为O，将玻，将玻璃圆柱平放在白纸上，使其边界与所画的圆重合，在玻璃璃圆柱平放在白纸上，使其边界与所画的圆重合，在玻璃的一侧竖直插两枚大头针的一侧竖直插两枚大头针P1和和P2，在另一侧再先后插两枚，在另一侧再先后插两枚大头针大头针P3和和P4，使从另一侧隔着玻璃观察时，大头
21、，使从另一侧隔着玻璃观察时，大头P4、P3和和P2、P1的像恰好在同一直线上，移去玻璃圆柱和大头针的像恰好在同一直线上，移去玻璃圆柱和大头针后，白纸上的结果如图所示，请在图中画出后，白纸上的结果如图所示，请在图中画出沿沿P1、P2连线方向的入射光线通连线方向的入射光线通过圆形玻璃后的传播方向；过圆形玻璃后的传播方向；光线在玻璃内的传播方向；光线在玻璃内的传播方向；在光线的入射点作法线，标出入在光线的入射点作法线，标出入射角射角和折射角和折射角；写出计算玻璃折射率的公式（不写出计算玻璃折射率的公式（不必计算）。必计算）。7、在一次测玻璃的折射率实验中，采用了如下在一次测玻璃的折射率实验中，采用了如下的方法：将一块半圆形玻璃砖放在水平面上，用的方法：将一块半圆形玻璃砖放在水平面上，用一束光线垂直于玻璃砖直径平面射入圆心一束光线垂直于玻璃砖直径平面射入圆心O，以，以O为转轴在水平面内缓慢转动半圆形玻璃砖，当为转轴在水平面内缓慢转动半圆形玻璃砖，当刚转过刚转过角角时，观察着在玻璃砖平面一侧恰看不时，观察着在玻璃砖平面一侧恰看不到射出光线，这样就知道该玻到射出光线，这样就知道该玻璃璃砖的折射率砖的折射率n的的大小，那么，上述测定方法主要是利用了大小，那么，上述测定方法主要是利用了 的的原理，该玻璃的折射率原理，该玻璃的折射率n 。