高中物理知识全解6.19 测定玻璃的折射率

高中物理知识全解6.19 测定玻璃的折射率

高中物理知识全解 6.19 测定玻璃的折射率 ‎ ‎①实验目的 ‎1、学习插针法测定玻璃折射率的方法。‎ ‎2、测定玻璃的折射率。‎ ‎②实验原理 插针法确定光路的基本原理。当后两枚大头针与前两枚大头针在玻璃中的虚像处于同一视线上时，四枚大头针处于同一光路上。‎ 用插针法确定光路，找出跟入射光线相对应的折射光线；用量角器测出入射角i和折射角r，根据折射定律计算出玻璃的折射率n=sini/sinr ‎③实验器材 矩形玻璃砖1块、8开白纸1张、大头针4枚、三角板1副、量角器1只、平整松软木板(与8开纸大小相当)1块、铅笔。‎ ‎④实验步骤 ‎1、将白纸平铺在木板上，在纸上画一条直线,从上某点画出的法线,并画出一条射线表示入射光线, 为入射角 。‎ ‎2、沿线插入两枚大头针 。‎ ‎3、把玻璃砖放在白纸上,使它的一条长边沿着直线,画出玻璃砖的另一条长边。‎ ‎4、在侧插入第三根大头针,并移动，使得沿通过玻璃砖望过去,能挡住、的像。‎ ‎5、插入第4根大头针,并移动，使得沿通过玻璃砖望过去，能挡住的像。‎ ‎6、过作直线,交于点。‎ ‎7、拨去所有的大头针,拿掉玻璃砖,并且连接。则为折射角。‎ ‎8、用量角器量出和,利用折射率公式算出折射率。‎ ‎9、分别求出当入射角是30°、45°、60°、75°时的折射率,求出折射率的平均值。‎ ‎【例题】一光线以很小的入射角i射入一厚度为d、折射率为n的平板玻璃，求出射光线与入射光线之间的距离（很小时，）。‎ ‎【例题】频率不同的两束单色光1和2 以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如下图所示，下列说法正确的是 （ ）‎ A、单色光1的波长小于单色光2的波长。‎ B、在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2 的传播速度。‎ C、单色光1通过玻璃板所需的时间小于单色光2通过玻璃板所需的时间。‎ D、单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角。‎ ‎⑤注意事项 ‎1、先在白纸上画一直线作为玻璃砖的界面, 在画玻璃砖的另一界面时，对齐玻璃砖的另一长边，用大头针确定两点,并以此两点画直线 作为玻璃砖的这一界面。不能用铅笔直接靠着玻璃砖画,以免损伤玻璃砖的光学表面。‎ ‎2、选择玻璃砖时,宽度应该选用h较大的玻璃砖(至少大于2.5厘米为好)，以减小确定光路方向时出现的误差,提高测量的准确度。‎ ‎3、为检验光路是否正确，可分别从两个侧面看对面大头针的像是否在同一光路上。‎ ‎4、入射角应在 30°～75° 范围内取值,入射角过小,折射角更小,测量误差大；入射角过大,则折射光的能量将减少,像不清楚,给观察大头针的像造成困难。‎ ‎5、本实验不要求玻璃砖的两个界面保持平行，若界面不平行，仅会改变从玻璃砖内出射光线的方向,对入射界面两侧的光路没有影响,因而不会影响实验结果。‎ ‎6、实验中，一旦玻璃砖的宽度所定的界面和画好后，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,则对测量结果没有影响；如果玻璃砖稍微斜移动,则对测量的结果有影响。‎ ‎7、大头针应垂直地插在白纸上，且玻璃砖每一侧的两个大头针距离应大一些，这样可以减小误差。‎ 推广2：“测定玻璃的折射率”实验中应注意的几个问题。‎ ‎（1）若实验操作正确，画图各方面均正确，只是所用的玻璃砖的上下两面明显不平行，则此种情况对实验结果不会有影响即测出的玻璃砖的折射率与玻璃砖真实的折射率相等。‎ ‎（2）玻璃砖移动的问题 I、由图1光路图可知：玻璃砖上下平移将不会影响折射率的测量结果。‎ II、由图2光路图可知：若玻璃砖稍微斜移动，成图2所示，则测得的折射率肯定发生变化，即所测玻璃砖的折射率不是玻璃砖真实的折射率。‎ ‎（3）更换玻璃砖的问题。‎ I、由图3光路图可知：更换厚一点的玻璃砖，则所测折射率将比真实的折射率偏大。‎ II、由图4光路图可知：更换薄一点的玻璃砖，则所测折射率将比真实的折射率偏小。‎ ‎【例题】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、与玻璃砖位置的关系分别如下图的①、②和③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．他们的其它操作均正确，且均以、为界面画光路图．则 甲同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．‎ 乙同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．‎ 丙同学测得的折射率与真实值相比 ‎________________________________________________________________________．‎ ‎⑥误差分析 ‎1、观察P1、P2的像，确定P3、P4位置时可能出现误差。‎ ‎2、用量角器测量入射角，折射角时可能出现误差。‎