用插针法测定玻璃折射率

用插针法测定玻璃折射率 用插针法测定玻璃折射率 用插针法测定玻璃折射率 用插针法测定玻璃折射率 【实验目的】1(掌握光发生折射时入射角和折射角的确 定。2(学会用插针法测定玻璃折射率。 【实验原理】当光线AO以一定的入射角穿过两面平行的 玻璃砖时，其光路图如图所示，只要画出入射光线AO、 出射光线O、B及界面aa、、 bb、，就能画出折射光线OO、， ,sin1n,sin,2量出入射角i、折射角γ，代入能算出n。 【】【】【实验器材】 长方形玻璃砖一块 白纸一张，大头针四枚，铅笔一支，直尺一把，量角器一个，图钉四颗 【实验步骤】1、在平板上铺白纸并用图钉固定，在白纸上画一直线aa、作为界面，过aa、上的一点O画出界面的法线NN、。并画出一条线段AO作为入射光线。 2、把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的一边跟aa、重合，再画出玻璃砖的另一bb、。 3、在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2，并使它们距离远一些。P2距离玻璃砖近一 些。 4、透过玻璃砖观察大头针P1 、P2的像，调整视线的方向直到P1的像被P2的像挡住为止， 再在观察这一侧插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1 、P2的像，P4挡住P1、P2的 像及P3本身。同时使P3距离玻璃砖近些，P4距离P3远些。 5、移去玻璃砖，在拔掉P1、P2、P3、P4的同时分别记住它们的位置，过P3P4作直线O、 B交bb、于O、。连接OO、，OO就是折射光线的方向，?AON为入射角，?O、ON、为 折射角。 6、用量角器量出入射角和折射角的度数，查出它们的正弦值，并把这些数据在格里。 7、用上述方法分别求出入射角为15o 30o45o 60o 75o 时的折射角，查出入射角和折射角的 正弦值，记入表格里。 ,sin,sin,111 sinsin,,,2228、算出不同的入射角时的及值，求出几次实验中的平均值就是玻璃砖的折射 率。 【 注意事项】 1、插针P1与P2，P3 与P4的间距要适当的大些，不要靠得太近，选择玻璃砖时，宽度宜 大些，这样可以减少确定光路方向时出现的误差。提高测量的准确度。 2、入射角不能太小，也不能太大，因为入射角太小时，测量时的相对误差较大;入射角太 大时，导致反射光太强、折射光太弱、不易观察。 3、实验中一旦玻璃砖宽度所定的界面线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对测量结果没有影响，若玻璃砖稍微斜移动则测得的折射率 肯定发生变化。 4、本实验如果采用的不是两面平行的玻璃砖，如果用三棱镜、半圆形玻璃砖，只是入射光 线和出射光线不平行，但一样能测出折射率。 【实验记录】 实验次数 入射角θ 折射角θ sinθ sinθ 折射率 平均值 12121 2 3 4 5 6 sin,,sin,111 sinsin,,,222 【数据处理】1、算出不同的入射角时的及值，求出几次实验中的平均值就是玻璃砖的折射率。 2、本实验如果改用圆规和毫米刻度尺， 即方便又可以减少误差。如图所示: 3、根据sinθ1——sinθ2图象计算: 【误差分析】 【误差分析】 【误差分析】 在利用插针法测定玻璃折射率的实验中: 1.(1)甲同学在纸上确定玻璃砖的另一个 界面bb′时，不自觉地碰了玻璃砖使它向 aa′方向平移了少许，如图(甲)所示. 则他测出的折射率值将___________(选填 “偏大”“偏小”或“不变”); (2)乙同学在画界面时，不自觉地将两界 面aa′,bb′间距离画得比玻璃砖宽度大些，如 图(乙)所示.则他测得的折射率___________ (选填“偏大”“偏小”或“不变”). 解析:(1)如图(甲)所示甲同学利用插针 法确定的入射角不受影响，但测得的折射角比真 实值偏小，所以测得的折射率偏大. (2)如图(乙)所示，乙同学利用插针法确定入射光线、折射光线后，测得的入射角不受影响，但测得的折射角比真实的折射角偏大，因此测得的折射率偏小. 2.在测定玻璃的折射率实验中，所用玻璃砖的两表面aa′和bb′不平行，如图所示，所测得的折射率将( ) A(偏大 B(偏小 C(不变 D(无法确定 【当堂训练】 1(某同学做测定玻璃折射率实验时，用他测得的多组入射角i与折射角r作出sini,sinr图像，如图所示，下列判断中哪些是正确的( ) A(他做实验时，光线是由空气射入玻璃的 B(玻璃的折射率为0.67 C(玻璃的折射率为1.5 D(玻璃临界角的正弦值为0.67 2(在如下图所示“测定玻璃的折射率”的实验中，P1、P2、P3和P4是四枚大头针的位置，某同学的实验步骤如下: A(在表示入射光线的线段OA上插上两枚大头针P1、P2 B(观察通过玻璃砖大头针P1、P2的像，调整视线的方向，直到 P1的像被P2的像挡住 C(在观察的这一侧P1、P2的像的直线上插上两枚大头针P3、P4，记下P3、P4的位置 D(取走玻璃砖，进行测量、运算 根据上述步骤，这个同学在实验中有什么重要疏漏, 3(某同学由于没有量角器，在完成了光路图以后，他以O点为圆心，10.00cm为半径画圆， 分别交线段OA于A点，交OO′连线的延长线于C点，过O点作 法线NN′，过A点作法线NN′的垂线AB交NN′于B点，过C 点作法线NN′的垂线CD交NN′于D点，如图所示，用刻度尺 量得OB,8.00cm，CD,4.00cm，由此可得出玻璃的折射率n, _____________. 4(如下图所示，用插针法测定玻璃折射率的实验中，以下各说 ) 法中正确的是( A(P1、P2及P3、P4之间的距离适当大些，可以提高准确度 B(P1、P2及P3、P4之间的距离取得小些，可以提高准确度 C(入射角i适当大些，可以提高准确度 D(入射角太大，折射光线会在玻璃砖的内表面发生全反射，使实 验无法进行 5(某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面 平行(正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如下图所示( (1)此玻璃的折射率计算式为n,________(用图中的θ1、θ2 表示); (2)如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小 误差，应选用宽度________(填“大”或“小”)的玻璃砖来测 量( sinisini1解析 图线斜率n,,1，所以sini,sinr，即入射角i,折射角r，A对;因为n,sinrsinr 11sinr,,1.5，所以B错，C对;sinC,,,0.67，D对(答案 ACD 0.67nsini 2、?未画出玻璃砖的界面线;?改变入射角多测几组n值，最后求得平均值作为测量值 AB AOBOAABOA2,OB2sin?3、解析 由折射定律得n,,，因为OA,OC，所以n,,,sin?CODCDCDCD OC 10.002,8.002,1.5. 答案 1.5 4.00 4、解析 由于光通过玻璃砖时，各相关角度互相制约着，其出射角恒等于入射角(而对于入射的界面，光线是从光疏介质射入光密介质，折射角必小于入射角，当入射角趋于最大值90?时，折射角也趋于最大值，根据光路可逆原理，出射角最大值也趋于90?，即始终能透过玻璃砖看到入射光线，所以D错( 答案 AC sin,90?,θ1,cosθ15、解析 (1)由折射率公式可得n,,; sin,90?,θ2,cosθ2 (2)玻璃砖的宽度越大，出射光线的侧移量越大，玻璃砖中折射光线的误差越小，所以应选用宽度大的玻璃砖来测量( cosθ1sin,90?,θ1,答案 (1)(或) (2)大 cosθ2sin,90?,θ2,