4.2测定玻璃的折射率 同步学案

实验 测定玻璃的折射率
实 验 准 备
原理说明
根据光的折射定律，测定玻璃的折射率。
1．当光线AO以一定的入射角穿过两面平行的玻璃砖时，由于在两个玻璃界面上都要发生折射，出射光线O′B与入射光线AO相比，虽传播方向没有改变,但发生了一定的侧移.如图11-1所示。所以只要确定光线AO和O′B，从而测量入射角和折射角r，则玻璃折射率即可求得。
2．确定入射光线AO和出射光线O′B的方法：由于光线给人的感觉是直线传播的，所以当人的眼睛从B处透过玻璃观察时，会感到A、O、O′、B，在同一直线上。为此，可用插大头针的方法来简单地确定光线AO和O′B。当用两枚大头针P1和P2确定入射光线AO后，可用透过玻璃观察P1和P2像的方法来确定大头针P3和P4的位置，即确定出射光线O′B的位置。
步骤规范
实 验 步 骤 操 作 规 范
一、确定界面aa′，bb′，入射点O，法线ON，入射光线AO。1．在白纸上适当位置画界面aa′，放上玻璃砖，记下玻璃砖位置，用直尺画出另一界面bb′，aa′与bb′平行（见图11-2）。2．在aa′上确定入射点O。3．用直尺作法线ON和入射光线AO 1．⑴用图钉将白纸钉在木板上，玻璃砖应放在白纸的中央，在白纸上用削尖的铅笔画直线aa′为界面，界面aa′位置适当。⑵画界面aa′和bb′时必须用直尺，不能用玻璃砖代替直尺。2．入射点O位置要取适当3．光线要标注方向4．在每次实验中，玻璃砖切勿移动5．铅笔要削尖，以求画线纤细、明晰，作图准确
二、确定折射光线位置1．在入射光线AO上插上大头针P1与P2。2．确定大头针P3和P4的位置：透过玻璃砖观察大头针P1和P2的像，调整视线角度，使P2的像挡住P1的像，同时在观察的一侧插上大头针P3和P4使P3挡住P1和P2的像，使P4挡住P3和P1、P2的像（如图11-2所示）。 1．⑴大头针要插直⑵大头针P2和P3应稍靠近玻璃界面⑶大头针之间间隔一般宜在5厘米以上。2．⑴观察时，用一只眼睛，且眼睛与玻璃等高。⑵在观察时，大头针P3、P4的针尖部与P1、P2针尖部的像应该在一直线上。
三、作光路图1．移去大头针，用直尺作出出射光线O′B。2．连接OO′，作出折射光线。 1．出射光线O′B应过大头针P3、P4针尖留下的小孔。2．要标注光线方向。
四、量出入射角，折射角1．正确标定入射角和折射角r。2．用量角器测量入射角和折射角r的大小。 用上述方法分别求出入射角是15°、30°、45°、60°、75°时的折射角。
思考
为了使实验精确，入射角应适当取大一些。但是入射角太大，则 光较强，而 光较弱，不易观察到P1，P2的像。
实 验 报 告
日期： 年 月 日 同组实验者
实验目的
实验器材
实验记录、数据处理（自己设计表格）
表11-1测定玻璃的折射率
实验次数
实验结论
测得玻璃的折射率n = 。
实验练习
1．关于“测定玻璃折射率”实验中下列说法错误的是：
A．有一组入射角（）和折射角，便可算出玻璃的折射率
B．在本实验中采用玻璃砖，这是因为只有用玻璃砖才能测出玻璃的折射率
C．本实验的各实验步骤，都是为找到给定入射角的折射角而设计的
D．棱镜、半圆形玻璃砖等都可以用来测定玻璃的折射率
2．两个同学各设计一个数据记录表格，而且都已完成了计算，你认为谁是对的？
甲设计的表格是：
次数 i sini r sinr n
1 30° 0.500 20.9° 0.357 1.40 1.40
2 45° 0.707 30.5° 0.508 1.39
3 60° 0.866 38.0° 0.616 1.41
乙设计的表格是：
次数 1 2 3 角平均值 正弦值 n
i 30° 45° 60° 45° 0.707 1.42
r 20.9 30.5° 38.0° 28.8° 0.497
3．某同学取测玻璃折射率，他移开玻璃砖时，白纸上留下的痕迹如图11-3所示，请你替他完成剩下的步骤直到求出折射率来。测得r= ，求得折射率n= 。
4．在本实验中，某同学有如下操作步骤：
A．把玻璃砖放在白纸上，使其长边与对齐，并在白纸上画出过玻璃砖另一长边的直线
B．通过玻璃砖观察大头针的像，调整视线的方向使P1的像被P2的像挡住。接着在观察的一侧插大头针P3，挡住P1P2的像，再插大头针P4挡住P3和P2P1的像
C．用图钉把白纸钉在木板上，在白纸上画直线作为界面，并在上一点O作法线
D．画出线段AO作为入射线，并在AO上插两枚大头针
E．用量角器量出入射角和折射角，查出它们的正弦值，求出折射率
F．移去玻璃砖和大头针，由P3和P4的针尖确定出射点，并画出出射光线，连接即为折射光线。
（1）这位同学做法中的遗漏之处是 ；
（2）把上述遗漏之处作为步骤G，写出合理的操作顺序 。
5．某同学测定玻璃折射率实验时，用他测得的多组入射角与折射角r，作出图象如图11-4所示。由图线关系可知，图线的斜率tgθ= ；其物理意义是 ；从中可知，该玻璃的折射率为 。
小实验
如图11-5所示，可以用广口瓶和直尺测定水的折射率，请你做一下这个实验，并填写下述实验步骤中的空白。
①用 测出广口瓶瓶口内径d；
②在瓶内装满水；
③将直尺沿瓶口边缘 插入水中；
④沿广口瓶边缘向水中直尺正面看去，若恰能看到直尺的0刻度（即图中A点），同时看到水面B点刻度的像恰与A点的像相重合；
⑤若水面恰与直尺的C点相平，读出直尺在 点和 点的读数；
⑥由题中所给条件，可以计算水的折射率为 。
图11-1
N
O
N/、、
P4
P3
a
a/
b
b/
P1
P2
图11-2
N
O
N/、、
P4
P3
a
a/
b
b/
450
图11-3
图11-4
sinr
sini
0.67
1.0
0
A
B／
C
B
图11-5
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