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测定玻璃的折射率.ppt

测定玻璃的折射率

精品课件库
2019-06-15 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《测定玻璃的折射率ppt》,可适用于综合领域

图实验十三测定玻璃的折射率要点归纳【实验目的】测定玻璃砖的折射率【实验原理】如图所示abcd为两面平行的玻璃砖光线的入射角为θ,折射角为θ,根据可以计算出玻璃的折射率【实验器材】木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、三角板、铅笔【实验步骤】用图钉把白纸固定在木板上在白纸上画一条直线aa′,并取aa′上的一点O为入射点作过O的法线NN′画出线段AO作为入射光线并在AO上插上P、P两根大头针在白纸上放上玻璃砖使其中一个长边与直线aa′对齐并画出另一条对齐线bb′通过玻璃砖观察并调整视线方向使P的像被P的像挡住然后在观察一侧插上大头针P使P挡住P、P的像再插上P使P挡住P和P、P的像移去玻璃砖拔去大头针由大头针P、P的针孔位置确定出射光线O′B及出射点O′连结O、O′得线段OO′用量角器测量入射角θ和折射角θ并查出其正弦值sinθ和sinθ改变入射角重复实验算出不同入射角时的并取平均值【注意事项】用手拿玻璃砖时手只能接触玻璃砖的毛面或棱不能触摸光洁的光学面严禁把玻璃砖当尺子画玻璃砖的另一边bb′实验过程中玻璃砖在纸上的位置不可移动大头针应竖直地插在白纸上且玻璃砖每两枚大头针P与P间、P与P间的距离应大一点以减小确定光路方向时造成的误差实验时入射角不宜过小否则会使测量误差过大也不宜过大否则在bb′一侧将看不到P、P的像【误差分析】入射光线和折射光线确定的不准确性测量入射角和折射角时的误差由于要多次改变入射角重复实验所以入射光线与出射光线要一一编号以免混乱玻璃砖应选用宽度较大的宜在cm以上若宽度太小则测量误差较大典例剖析【例】一块玻璃砖有两个相互平行的表面其中一个表面是镀银的(光线不能通过此表面)现要测定此玻璃砖的折射率给定的器材还有:白纸、铅笔、大头针枚(P、P、P、P)、带有刻度的直角三角板、量角器实验时先将玻璃砖放到白纸上使上述两个相互平行的表面与纸面垂直在纸上画出直线aa′和bb′aa′表示镀银的玻璃表面bb′图表示另一表面如图所示然后在白纸上竖直插上两枚大头针P、P(位置如图)用P、P的连线表示入射光线()为了测量折射率应如何正确使用大头针P、P?试在题图中标出P、P的位置()然后移去玻璃砖与大头针试在题图中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角θ与折射角θ简要写出作图步骤()写出用θ、θ表示的折射率公式n=解析()在bb′一侧观察P、P(经bb′折射aa′反射再经bb′折射)的像在适当的位置插上P使得P与P、P的像在一条直线上即让P挡住P、P的像再插上P让它挡住P(或P)的像和PP、P的位置如图所示()①过P、P作直线与bb′交于O②过P、P作直线与bb′交于O′③利用刻度尺找到OO′的中点M④过O点作bb′的垂线CD过M点作bb′的垂线与aa′相交于N如图所示连接ON⑤∠POD=θ∠CON=θ()由折射率的定义可得答案见解析【例】如图所示在一薄壁圆柱体玻璃烧杯中盛上水或其他透明液体中间竖直插入一根细直铁丝沿水平方向观看会发现铁丝在液面处出现折断现象这是光的折射现象形成的阅读上述材料回答下列问题:()①若把铁丝插在位置无论沿水平方向从什么方向看铁丝均无折断现象②如图所示的情景与实际观察到的情况相符的是(其中O为圆心)图()利用上述现象用毫米刻度尺、三角板、三根细直铁丝可测液体折射率实验步骤是:①实验图实所示用刻度尺测量找出直径AB并把刻度尺在刻度线的边缘与AB重合后固定并测出半径R②将一根细铁丝竖直固定于B处用三角板找出过圆心O的垂直AB的直线交杯缘于C把一根细铁丝竖直固定于C点③④⑤完成上面的实验步骤填在相应横线上()利用上面的测量值推算出折射率n的表达式(要有推算过程)解析()①圆心O处②BC()③把另一根铁丝紧靠直尺AB边移动使其折射像与C处、B处的铁丝三者重合图④测出铁丝距B(或A)的距离⑤求出折射率()由上面实验步骤知P′是铁丝在P时的像PC为入射光线θ、θ为对应的入射角和折射角如图所示由折射定律得答案见解析创新实验【例】学校开展研究性学习某研究小组的同学根据所学的光学知识设计了一个测量液体折射率的仪器如图所示在一圆盘上过其圆心O作两条互相垂直的直径BC、EF在半径OA上垂直盘面插下两枚大头针P、P并保持P、P位置不变每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中而且总使得液面与直径BC相平EF作为界面的法线而后在图中右图上方区域观察P、P的像并在圆周上插上大头针P使P正好挡住P、P的像同学们通过计算预先在圆周EC部分刻好了折射率的值这样只要根据P所插的位置就可直接读出液体折射率的值则:()若∠AOF=°OP与OC的夹角为°则P处所对应的折射率的值为()图中P、P两位置哪一处所对应的折射率值大?答:()作AO的延长线交圆周于KK处所对应的折射率值应为解析本题考查利用插针法测定液体的折射率和对折射率的理解()根据折射定律题中θ=°,θ=∠AOF=°所以=()图中P对应的入射角大于P所对应的入射角所以P对应的折射率大()因A、O、K在一条直线上入射角等于折射角所以K处对应的折射率应为答案()()P对应的折射率大()【例】在一次测玻璃的折射率的实验中采用了如下方法将一块半圆形玻璃砖放在水平面上(如图所示)用一束光线垂直于玻璃砖直径平面射入圆心O以O为转轴在水平面内缓慢转动半圆形玻璃砖当刚转过θ角时观察者在玻璃砖平面一侧恰看不到出射光线这样就可以知道该玻璃砖的折射率n的大小那么上述测定方法主要是利用了的原理该玻璃的折射率n=图解析当半圆形的玻璃砖刚好转过θ角时观察者在玻璃砖平面一侧恰看不到出射光线就说明此时恰好发生全反射因原来入射光线与界面垂直故当玻璃砖转过θ角时法线方向也转过θ角故此时入射角为θθ角即为发生全反射的临界角故有答案全反射素能提升如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()AP、P及P、P之间的距离适当大些可以提高准确度BP、P及P、P之间的距离取得小些可以提高准确度C入射角θ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图解析因为实验中的入射光线和折射光线都是通过隔着玻璃砖观察在一直线上后确定的相互间的距离太小容易出现偏差A正确、B错误入射角适当大些相应的折射角也增大折射现象较明显容易测量些C正确由于光通过玻璃砖时各相关角度是互相制约着的在平行玻璃砖中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°时折射角也趋于最大值C(临界角)而对于出射的界面在玻璃砖内的折射光线的入射角最大值也只能为C根据光路可逆原理出射角最大值也趋于°即始终能透过玻璃砖看到入射光线D错答案AC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aa′、bb′与玻璃砖位置的关系分别如图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他操作均正确且均以aa′、bb′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”)图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(填“偏大”“偏小”或“不变”)解析用图①测定折射率时玻璃中折射光线偏大了所以折射角增大折射率减小用图②测折射率时只要操作正确与玻璃砖形状无关用图③测折射率时无法确定折射光线偏折的大小所以测得的折射率可大、可小、可不变答案偏小不变可能偏大、可能偏小、可能不变如图所示为用某种透光物质制成的直角三棱镜ABC在垂直AC面的直线MN上插两枚大头针P、P在AB面的左侧透过棱镜观察大头针P、P的像调整视线方向直到P的像再在观察的这一侧先后插入两枚大头针P、P使P、P记下P、P的位置移去大头针和三棱镜过P、P作直线与AB相交于D量出该直线与AB面的夹角为°则该透光物质的折射率n为并在图中正确的画出完整的光路图图解析折射率的测定原理是依据折射定律利用插针法将光在介质中的传播路线确定从而测出相应的入射角θ和折射角θ求解出n值而插针便是利用它挡住物体(大头针)的像用P挡住P、P的像是为了确定入射光线用P挡住P并挡住P、P的像是为了确定出射光线由题条件可画出如图所示的完整光路图且θ=°θ=°所以答案被P的像挡住挡住P、P的像挡住P、P的像和P光路图如解析图所示用“插针法”测定透明半圆柱玻璃砖的折射率O为玻璃砖截面的圆心使入射光线跟玻璃砖的平面垂直如图所示的四个图中P、P、P和P是四个学生实验插针的结果()在这四个图中肯定把针插错了的是()在这四个图中可以比较准确地测出折射率的是计算玻璃的折射率的公式是图解析()垂直射入半圆柱玻璃砖平面的光线经玻璃砖折射后折射光线不能与入射光线平行(过圆心的光线除外)A错()测量较准确的是图D因B图的入射光线经过圆心出射光线没有发生折射C图的入射光线离圆心太近射到圆界面上时入射角太小不易测量会产生较大的误差测量出入射角θ与折射角θ后由折射定律求出折射率答案()A()D如图所示,某同学利用方格坐标纸测定半圆形玻璃砖的折射率,OA是画在纸上的直线,他在直线OA适当位置先后竖直插上P、P两枚大头针,如图放上玻璃砖(如粗黑线所示,O为玻璃砖的圆心),然后插上P、P大头针图()其中他确定P大头针位置的方法应当是()若该同学实验操作规范准确,其记录的情况如图所示该同学移去玻璃砖,用圆规做了一个以O为圆心,半径与玻璃砖相同的圆(如图中虚线所示)请你根据图中坐标纸的数据算出玻璃砖的折射率n=(保留两位有效数字)答案()透过玻璃砖调整视线让P的像挡住P的像,在该视线方向竖直插上P,使其挡住P和P的像()如图所示在一盛满水的大玻璃缸下面放一能发出红光的小电珠在水面上观察可以看到一圆形发光面测出发光面的直径D及水的深度h,则()该红光在水中的折射率是多少?()如果把小电珠换成能发射紫光的小电珠圆形发光面的直径D将如何变化?图解析()光路图如图所示()如果将红光换成紫光则n将增大临界角C减小因此水面上的圆形发光面会减小即D会变小答案()()变小返回

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