测定玻璃的折射率课件.ppt

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1、关于测定玻璃的折射率第1页，此课件共14页哦实验原理：实验原理：实验目的：实验目的：测定玻璃的折射率测定玻璃的折射率如如图图所所示示，当当光光线线AO以以一一定定入入射射角角穿穿过过两两面面平平行行的的玻玻璃璃砖砖时时，通通过过插插针针法法找找出出跟跟入入射射光光线线AO对对应应的的出出射射光光线的线的OB，从而求出折射光线，从而求出折射光线OO和折射角和折射角r，再根据，再根据算出玻璃的折射率。算出玻璃的折射率。Na babOABP1P2P3P4NO实验器材：实验器材：一块两面平行的玻璃砖，白纸，一块两面平行的玻璃砖，白纸，木板，大头针（木板，大头针（4枚），量角器枚），量角器（或圆规、三角

2、板），刻度尺（或圆规、三角板），刻度尺第2页，此课件共14页哦实验步骤实验步骤:1把白纸铺在木板上。把白纸铺在木板上。2在在白白纸纸上上画画一一直直线线aa作作为为界界面面，过过aa上上的的一一点点O画画出界面的法线出界面的法线NN,并画一条线段并画一条线段AO作为入射光线作为入射光线.3把长方形玻璃砖放在白纸上，并使其长边与把长方形玻璃砖放在白纸上，并使其长边与aa重合，重合，再用直尺画出玻璃的另一边再用直尺画出玻璃的另一边bb。4在线段在线段AO上竖直地插上两枚大头针上竖直地插上两枚大头针P1、P2。5从玻璃砖从玻璃砖bb一侧透过玻璃砖观察大头针一侧透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调的

3、像，调整视线方向直到整视线方向直到P1的像被的像被P2的像挡住。再在的像挡住。再在bb一侧插上大头一侧插上大头针针P3、P4，使，使P3能挡住能挡住P1、P2的像，的像，P4能挡住能挡住P1、P2的像及的像及P3本身。本身。第3页，此课件共14页哦6移去玻璃砖，在拔掉移去玻璃砖，在拔掉P1、P2、P3、P4的同时分别记下的同时分别记下它们的位置，过它们的位置，过P3、P4作直线作直线O B交交bb于于O。连接。连接O、O，OO就是玻璃砖内折射光线的方向。就是玻璃砖内折射光线的方向。AON为入射角，为入射角，OON为折射角。为折射角。7用量角器量出入射角和折射角的度数。查出它们的用量角器量出入射

4、角和折射角的度数。查出它们的正弦值，并把这些数据填入记录表格里。正弦值，并把这些数据填入记录表格里。8用用上上述述方方法法分分别别求求出出入入射射角角是是15、30、45、60和和75时的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，记录在表格里。时的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，记录在表格里。9算出不同入射角时算出不同入射角时 的值，比较一下，看它的值，比较一下，看它们是否接近一个常数。们是否接近一个常数。求出几次实验测得的求出几次实验测得的 的平均值，这就是这块玻的平均值，这就是这块玻璃的折射率。璃的折射率。第4页，此课件共14页哦注意事项注意事项:1轻轻拿拿轻轻放放玻玻璃璃砖砖，手手只只能能

5、接接触触玻玻璃璃砖砖的的毛毛面面或或棱棱,不不能能触触摸光洁的光学面。严禁把玻璃砖当直尺用。摸光洁的光学面。严禁把玻璃砖当直尺用。2实验过程中，玻璃砖在纸面上的位置不可移动。实验过程中，玻璃砖在纸面上的位置不可移动。3插针插针P1与与P2、P3与与P4的间距要适当地大些，以减小确定的间距要适当地大些，以减小确定光路方向时出现的误差。光路方向时出现的误差。4实验时入射角不能太小实验时入射角不能太小(接近零度接近零度)，否则会使测量误，否则会使测量误差加大；也不能太大差加大；也不能太大(接近接近90），否则会不易观察到），否则会不易观察到P1、P2的像。的像。5本实验中如果采用的不是两面平行玻璃砖

6、，如采用本实验中如果采用的不是两面平行玻璃砖，如采用三棱镜，半圆形玻璃砖等，只是出射光和入射光不平行，三棱镜，半圆形玻璃砖等，只是出射光和入射光不平行，但一样能测出折射率。但一样能测出折射率。第5页，此课件共14页哦11（6分分）某某同同学学用用圆圆柱柱形形玻玻璃璃砖砖做做测测定定玻玻璃璃折折射射率率的的实实验验先先在在白白纸纸上上放放好好圆圆柱柱形形玻玻璃璃砖砖，在在玻玻璃璃砖砖的的一一侧侧插插上上两两枚枚大大头头针针P1和和P2，然然后后在在圆圆柱柱形形玻玻璃璃砖砖另另一一侧侧观观察察，调调整整视视线线使使P1的的像像被被P2的的像像挡挡住住，接接着着在在眼眼睛睛所所在在的的一一侧侧相相继

7、继又又插插上上两两枚枚大大头头针针P3、P4，使使P3挡挡住住P1、P2的的像像，使使P4挡挡住住P3和和P1、P2的的像像，在在纸纸上上标标出出的的大大头头针针位位置置和和圆圆柱柱形形玻玻璃璃砖砖的的边边界界如如图图所示所示在在图图上上画画出出所所需需的的光光路路 为为了了测测量量出出玻玻璃璃砖砖折折射射率率，需要测量的物理量有需要测量的物理量有 ，（要求在图上标出）（要求在图上标出）写出计算折射率的公式写出计算折射率的公式n P1P2P3P4rii和和r第6页，此课件共14页哦11、（1）用用一一横横截截面面为为半半圆圆形形的的玻玻璃璃柱柱体体做做“测测定定玻玻璃璃折折射射率率”的的实实验

8、验，先先在在白白纸纸上上放放好好玻玻璃璃柱柱体体,在在玻玻璃璃柱柱体体的的上上侧侧插插上上两两枚枚大大头头针针P1和和P2,然然后后在在玻玻璃璃柱柱体体的的下下侧侧观观察察,调调整整视视线线使使P1的的像像被被P2挡挡住住.接接着着在在眼眼睛睛所所在在的的一一侧侧插插两两枚枚大大头头针针P3、P4,使使P3挡挡住住P1、P2的的像像.P4挡挡住住P3和和P1、P2的的像像,在在纸纸上上标标出出的的大头针位置和玻璃柱体轮廓如图所示。大头针位置和玻璃柱体轮廓如图所示。在本题的图上画出所需的光路在本题的图上画出所需的光路为了测出棱镜玻璃的折射率为了测出棱镜玻璃的折射率,需要测量需要测量的量是的量是

9、,在图上标出它们在图上标出它们.计算折射率的公式是计算折射率的公式是n=P1P2P3P4解：解：光路图如图所示光路图如图所示Ori入射角入射角i折射角折射角rsini/sinr.第7页，此课件共14页哦12.1 用用圆圆弧弧状状玻玻璃璃砖砖做做测测定定玻玻璃璃折折射射率率的的实实验验时时，先先在在白白纸纸上上放放好好圆圆弧弧状状玻玻璃璃砖砖，在在玻玻璃璃砖砖的的一一侧侧竖竖直直插插上上两两枚枚大大头头针针P1、P2，然然后后在在玻玻璃璃砖砖的的另另一一侧侧观观察察，调调整整视视线线使使P1的的像像被被P2的的像像挡挡住住，接接着着在在眼眼睛睛所所在在的的一一侧侧插插两两枚枚大大头头针针P3和和

10、P4，使使P3挡挡住住P1和和P2的的像像，P4挡挡住住P3以以及及P1和和P2的的像像，在在纸纸上上已已标标出出大大头头针针位位置置和和圆圆弧弧状状玻玻璃璃砖砖轮轮廓廓如如下下图图所所示示（O为为两两圆圆弧弧圆圆心心，图图中中已已画画出出经经过过P1、P2点点的的入入射射光光线线）（1）在在图图上上补补画出所需的光路。画出所需的光路。（2）为了测出玻璃璃砖的折射率，）为了测出玻璃璃砖的折射率，需要测量入射角和折射角，请在需要测量入射角和折射角，请在图中的图中的AB分界面上画出这两个角。分界面上画出这两个角。（3）用用 所所 测测 物物 理理 量量 计计 算算 折折 射射 率率 的的 公公 式

11、式 n=。DABCP4P1P2P3Ori第8页，此课件共14页哦17.（5分）为验证小灯泡（可看成点光源）光能的球面散分）为验证小灯泡（可看成点光源）光能的球面散射规律并测定其发光效率，有同学设计并进行了如图所示射规律并测定其发光效率，有同学设计并进行了如图所示的实验：将一个的实验：将一个“6V 8.0W”的小灯泡接入电路，使之正常的小灯泡接入电路，使之正常发光，在灯泡灯丝的同一水平面、正对光线方向放一个测量发光，在灯泡灯丝的同一水平面、正对光线方向放一个测量光强的仪器，以测定与光源间距为光强的仪器，以测定与光源间距为d时相应的光强值时相应的光强值I，共测，共测得以下得以下9组数据（见下表）。

12、然后将表内数据分别在组数据（见下表）。然后将表内数据分别在I-d，I-1/d和和I-1/d2坐标平面内作出如下数据点，如图（坐标平面内作出如下数据点，如图（a）（）（b）（）（c）所示。所示。d光强测量仪光强测量仪d/10-2m6.507.508.509.5010.511.512.513.514.5I/Wm-28.296.664.963.923.372.612.301.971.70第9页，此课件共14页哦（1）据这三个数据点图）据这三个数据点图,可以看出可以看出I与哪个量存在线性关系与哪个量存在线性关系,因此可将因此可将I与与d之间的数学关系式表达为之间的数学关系式表达为 ，其中的，其中的常数

13、常数k为为 。I/Wm-2d/10-2m36 9 12 1502.505.007.5010.00（a）（b）I/Wm-248 12 1602.505.007.5010.00（c）I/Wm-20.51.01.52.02.502.505.007.5010.00（2）在与光源等距的各点，认为光源向各方向发出的光强大）在与光源等距的各点，认为光源向各方向发出的光强大小几乎相等。依点光源光能向周围空间小几乎相等。依点光源光能向周围空间360球面均匀散射的球面均匀散射的物理模型，写出光源的发光功率物理模型，写出光源的发光功率P0、光强值、光强值I及相应的与光源及相应的与光源距离距离d之间的关系式之间的关系

14、式 。（球面面积公式（球面面积公式S=4r2）（3）根据以上条件，算出小电珠的电）根据以上条件，算出小电珠的电光转换效率光转换效率=。I=k/d23.7510-2 WP0=4d2I5.9%第10页，此课件共14页哦12（12分分）实实验验桌桌上上有有外外形形十十分分相相似似的的发发光光二二极极管管和电容器各一只，它们的性能均正常。和电容器各一只，它们的性能均正常。现现在在用用多多用用电电表表的的欧欧姆姆挡挡，分分别别测测量量它它们们的的正正反反向向电电阻阻。测测量量结结果果如如下下：测测甲甲元元件件时时，R正正=0.5 k，R反反=100k；测测乙乙元元件件时时，开开始始时时指指针针偏偏转转到

15、到0.5k，接接着着读读数数逐逐渐渐增增加加，最最后后停停在在“”上上。则则甲甲、乙乙二二个个元元件分别是件分别是 、。若若想想测测量量上上述述发发光光二二极极管管的的发发光光效效率率，某某同同学学设设计计了了如如图图甲甲所所示示的的实实验验：将将一一个个标标有有“0.5V 1W”的的发发光光二二极极管管接接入入电电路路,使使之之正正常常发发光光,在在发发光光二二极极管管的的同同一一水水平平面面、正正对对光光线线方方向向放放一一个个光光强强探探头头，以以测测定定与与光光源源间距为间距为d时相应的光强值时相应的光强值I(单位面积上光的照射功率单位面积上光的照射功率).光强探头光强探头光强记录仪光

16、强记录仪标尺标尺d（甲）（甲）发光二极管发光二极管 电容器电容器第11页，此课件共14页哦根根据据图图中中三三个个数数据据点点图图，可可以以将将I与与d之之间间的的数数学学关关系系式式写写为为 ，其中的常量为，其中的常量为 。d/10-2m2.503.504.505.506.507.508.509.50I/Wm-232.00 16.339.976.614.733.562.772.22d/10-2 mI/Wm-2048301050240206100.2 0.40.8301050（乙）（乙）d1/102m-1I/Wm-20.640200d-2/103m-2I/Wm-20.4 0.81.22.01.

17、640205030100实验测得数据如下表，并用一数字图象处理器将表内数据分实验测得数据如下表，并用一数字图象处理器将表内数据分别在别在I-d、I-d-1、I-d-2坐标平面内标得如下数据点，如图坐标平面内标得如下数据点，如图乙所示。乙所示。0.02W（0.002W）第12页，此课件共14页哦若把发光二极管看成点光源，在与点光源等距离的各点，若把发光二极管看成点光源，在与点光源等距离的各点，可以认为光源向各个方向发出的光强大小几乎相等。此时，可以认为光源向各个方向发出的光强大小几乎相等。此时，我们可以建立一个点光源散射光的模型，从而求出光源的我们可以建立一个点光源散射光的模型，从而求出光源的发光功率发光功率P0、光强、光强I及相应的与光源距离及相应的与光源距离d之间的关系式：之间的关系式：P0=。根据以上条件和有关数据，可以算出这个发光二极管根据以上条件和有关数据，可以算出这个发光二极管的电的电光转换效率约为光转换效率约为=。（不考虑光传播过程。（不考虑光传播过程中的能量损失）中的能量损失）4d2I25.12%题目题目第13页，此课件共14页哦感感谢谢大大家家观观看看第14页，此课件共14页哦