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廣東省汕頭市澄海中學(xué)高中物理 第十三章 光學(xué) 光學(xué) 實(shí)驗(yàn) 測(cè)定玻璃的折射率練習(xí) 新人教版選修3-4
班級(jí)___________ 姓名____________ 學(xué)號(hào)____________
【實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備】
1.實(shí)驗(yàn)原理：如圖所示，abcd為兩面平行的玻璃磚，光線的入射角為,折射角為,根據(jù)
，可以計(jì)算出玻璃的折射率n。
2.實(shí)驗(yàn)中，我們用什么方法確定入射光線和折射光線？
【實(shí)驗(yàn)步驟】
1.用圖釘把白紙固定在木板上.
2.在白紙上畫一條直線aa′作為界面,并取aa′上的一點(diǎn)O為入射點(diǎn)，作過(guò)O的法線NN′。
2、
3.畫出線段AO作為入射光線，并在AO上插上P1、P2兩根大頭針。
4.在白紙上放上玻璃磚，使其中一個(gè)長(zhǎng)邊與直線aa′對(duì)齊，并畫出另一條對(duì)齊線bb′。（思考如何畫bb′）
5.通過(guò)玻璃磚觀察并調(diào)整視線方向，使P1的像被P2的像擋住，然后在觀察一側(cè)插上大頭針P3，使P3擋住P1、P2的像，再插上P4，使P4擋住P3和P1、P2的像.
6.移去玻璃磚，拔去大頭針，由大頭針P3、P4的針孔位置確定出射光線O′B及出射點(diǎn)O′，連結(jié)O、O′得線段OO′.
7.用量角器測(cè)量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin θ2.
8.改變?nèi)肷浣牵貜?fù)實(shí)驗(yàn)，算出不同入射角時(shí)的 ，并取
3、平均值。
【注意事項(xiàng)】
1.用手拿玻璃磚時(shí)，手只能接觸玻璃磚的毛面或棱，不能觸摸光潔的光學(xué)面，嚴(yán)禁把玻璃磚當(dāng)尺子畫玻璃磚的另一邊bb′.
2.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，玻璃磚在紙上的位置不可移動(dòng).
3.大頭針應(yīng)豎直地插在白紙上，且玻璃磚每?jī)擅洞箢^針P1與P2間、P2與O間、P3與P4間、P3與O′間的距離應(yīng)大一點(diǎn)，以減小確定光路方向時(shí)造成的誤差.
4.實(shí)驗(yàn)時(shí)入射角不宜過(guò)小，否則會(huì)使測(cè)量誤差過(guò)大，也不宜過(guò)大，否則在bb′一側(cè)將看不到P1、P2的像
5.由于要多次改變?nèi)肷浣侵貜?fù)實(shí)驗(yàn)，所以入射光線與出射光線要一一編號(hào)，以免混亂.
6.玻璃磚應(yīng)選用寬度較大的，宜在5 cm以上，若寬度太小，則測(cè)量誤差較
4、大.
【實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)】
次數(shù)
入射角（,）
折射角（）,
1
2
3
【鞏固訓(xùn)練】
1.在做“測(cè)定玻璃折射率”的實(shí)驗(yàn)時(shí)（圖中虛線表示玻璃磚）
（1）某同學(xué)在紙上正確畫出玻璃的兩個(gè)界面ab和cd時(shí)不慎碰了玻璃磚，使它向上平移了一些，如圖所示，其后的操作都正確.在畫光路圖時(shí)，將入射點(diǎn)和出射點(diǎn)分別確定在ab、cd上，則測(cè)出的折射率n將如何變化？
（2）某同學(xué)為了避免筆尖接觸玻璃面，畫出的ab和cd都比實(shí)際側(cè)面向外側(cè)平移了一些，如圖所示，其后的操作都正確
5、.但在畫光路圖時(shí)，將入射點(diǎn)、出射點(diǎn)分別確定在ab、cd上，則測(cè)出的折射率n將如何變化？
（3）某同學(xué)在畫界面時(shí)，不小心將兩個(gè)界面ab、cd間距畫得比玻璃磚寬度大些，如圖所示，則測(cè)出的折射率n將如何變化？
2.在用插針法測(cè)定玻璃磚折射率的實(shí)驗(yàn)中，甲、乙、丙三位同學(xué)在紙上畫出的界面aa′、bb′與玻璃磚位置的關(guān)系分別如圖①、②和③所示，其中甲、丙兩同學(xué)用的是矩形玻璃磚，乙同學(xué)用的是梯形玻璃磚.他們的其他操作均正確，且均以aa′、bb′為界面畫光路圖.
則甲同學(xué)測(cè)得的折射率與真
6、實(shí)值相比______________（填“偏大”“偏小”或“不變”）.
乙同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比______________（填“偏大”“偏小”或“不變”）.
丙同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比_____________________________________.
（ ）3.如圖用插針法測(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)中，以下說(shuō)法正確的是：
（1）P1、P2及P3、P4之間的距離適當(dāng)大些，可以提高準(zhǔn)確度.
（2）P1、P2及P3、P4之間的距離取得小些，可以提高準(zhǔn)確度.
（3）入射角θ1適當(dāng)大些，可以提高準(zhǔn)確度.
（4）P1、P2的間距，入射角的大小均與實(shí)驗(yàn)
7、的準(zhǔn)確度無(wú)關(guān).
A.（1）（3） B.（2）（4） C.（3）（4） D.（1）（4）
（ ）4.某同學(xué)做“測(cè)定玻璃的折射率”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，用他測(cè)得的多組入射角θ1與折射角θ2作出sinθ1－sinθ2圖象如圖所示．下列判斷中正確的是：
A．他做實(shí)驗(yàn)時(shí)，研究的是光線從空氣射入玻璃的折射現(xiàn)象
B．玻璃的折射率為0.67 C．玻璃的折射率為1.5
5.如圖所示，某同學(xué)由于沒有量角器，他在完成了光路圖以后，他以O(shè)點(diǎn)為圓心、10.00 cm為半徑畫圓，分別交射線OA于A點(diǎn)，交OO′連線的延長(zhǎng)線于C點(diǎn)，過(guò)A點(diǎn)作法線NN′的垂線AB交NN′于B點(diǎn)，
8、過(guò)C點(diǎn)作法線NN′的垂線CD交NN′于D點(diǎn)，用刻度尺量得OB＝8.00 cm，CD＝4.00 cm，由此可得出玻璃的折射率n＝________.
6.如圖所示，一半圓形玻璃磚外面插上P1、P2、P3、P4四枚大頭針時(shí)，P3、P4恰可擋住P1、P2所成的像，則該玻璃磚的折射率n=______________。
7.如圖所示，某同學(xué)用插針法測(cè)定一半圓形玻璃磚的折射率，在平鋪的白紙上垂直紙面插大頭針P1、P2確定入射光線，并讓入射光線過(guò)圓心O，在玻璃磚(圖中實(shí)線部分)另一側(cè)垂直紙面插大頭針P3，使P3擋住P1、P2的像，連接OP3.圖中MN為分界面，虛線半圓與玻璃磚對(duì)
9、稱，B、C分別是入射光線、折射光線與圓的交點(diǎn)，AB、CD均垂直于法線并分別交法線于A、D點(diǎn)．
(1)設(shè)AB的長(zhǎng)度為l1，AO的長(zhǎng)度為l2，CD的長(zhǎng)度為l3，DO的長(zhǎng)度為l4，為較方便地表示出玻璃磚的折射率，需用刻度尺測(cè)量______，則玻璃磚的折射率可表示為______．
(2)該同學(xué)在插大頭針P3前不小心將玻璃磚以O(shè)為圓心順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)一小角度，由此測(cè)得玻璃磚的折射率將________(填“偏大”、“偏小”或“不變”)．
8.由于實(shí)驗(yàn)室中矩形玻璃磚的數(shù)量不夠，部分同學(xué)需改用直角三棱鏡做“測(cè)定玻璃的折射率”的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)步驟如下：
a．如圖所示，先在一張白紙上作相互垂直的直線ab、a′b
10、′作為三棱鏡的兩個(gè)界面，并在直線上標(biāo)出點(diǎn)O；
b．標(biāo)出P3、P4位置；
c．將三棱鏡放在白紙上，使短邊跟ab對(duì)齊，長(zhǎng)邊跟a′b′對(duì)齊；
d．在長(zhǎng)邊a′b′的外側(cè)透過(guò)三棱鏡觀察大頭針P1、P2的像，調(diào)整視線方向，直到P1的像完全被P2擋柱；
e．在觀察的這一側(cè)插兩枚大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P1、P2的像和P3；
f．在O點(diǎn)作一垂直ab的線段OA，在OA上垂直地插兩枚大頭針P1、P2；
g．移去三棱鏡和大頭針，連接P3P4，交a′b′于O′，過(guò)O′點(diǎn)作與a′b′
h．作光路圖，計(jì)算折射率n.
(1)正確的實(shí)驗(yàn)步驟順序?yàn)開_____．
(2)請(qǐng)?jiān)趫D中畫出
11、準(zhǔn)確完整的光路圖；
(3)請(qǐng)根據(jù)圖中所給數(shù)據(jù)，求出該玻璃的折射率n＝________.
9.如圖所示，一個(gè)學(xué)生用廣口瓶和刻度尺測(cè)定水的折射率，填寫下述實(shí)驗(yàn)步驟中的空白.
（1）用_____________測(cè)出廣口瓶瓶口內(nèi)徑d.
（2）在瓶?jī)?nèi)裝滿水.
（3）將刻度尺沿瓶口邊緣______________插入水中.
（4）沿廣口瓶邊緣向水中刻度尺正面看去，若恰能看到刻度尺的0刻度（即圖中A點(diǎn)），同時(shí)看到水面上B點(diǎn)刻度的像B′恰與A點(diǎn)的像相重合.
（5）若水面恰與直尺的C點(diǎn)相平，讀出______________和______________的長(zhǎng)度.
（6）由題中所給條件，可以計(jì)算水的折射率為_____________.
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