高中物理选修34实验操作及试题
14页1、物理选修3-4实验实验1.测得玻璃的折射率【知识要点】 一、实验目的1测定玻璃的折射率2学会用插针法确定光路二、实验原理如下图,当光线1以一定的入射角1穿过两面平行的玻璃砖时,通过插针法找出跟入射光线1对应的出射光线O2B,从而求出折射光线O1O2 与折射角2,再根据n或 n算出玻璃的折射率三、实验器材玻璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器(或圆规)、三角板、铅笔四、实验步骤1.如下图,把白纸铺在木板上2在白纸上画一直线作为界面,过上的一点O画出界面的法线,并画一条线段作为入射光线3把长方形玻璃砖放在白纸上,并使其长边及重合,再用直尺画出玻璃砖的另一边.4在线段上竖直地插上两枚大头针P1、P2.5从玻璃砖一侧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的像挡住再在一侧插上两枚大头针P3、P4,使P3能挡住P1、P2的像,P4能挡住P3本身及P1、P2的像6移去玻璃砖,在拔掉P1、P2、P3、P4的同时分别记下它们的位置,过P3、P4作直线OB交于O.连接O、O,就是玻璃砖内折射光线的方向为入射角,O 为折射角7改变入射角,重复实验五、数据处理1计算法:用量角器
2、测量入射角1与折射角2,并查出其正弦值1与2.算出不同入射角时的,并取平均值2作12图象:改变不同的入射角1,测出不同的折射角2,作12图象,由n可知图象应为直线,如图实133所示,其斜率为折射率 图实1333“单位圆法确定1、2,计算折射率n.以入射点O为圆心,以一定长度R为半径画圆,交入射光线于E点,交折射光线于E点,过E作的垂线,过E作的垂线EH.如图实134所示,1,2 ,R,那么n.只要用刻度尺测出、EH的长度就可以求出n.4实验过程中,玻璃砖及白纸的相对位置不能改变5玻璃砖应选用宽度较大的,宜在5 以上,假设宽度太小,那么测量误差较大七、误差分析1入射光线、出射光线确定的准确性造成误差,故入射侧、出射侧所插两枚大头针间距应大一些2入射角与折射角的测量造成误差,故入射角应适当大些,以减小测量的相对误差八、实验改良本实验可用半圆形玻璃砖代替长方形玻璃砖,做法如下:在平铺的白纸上垂直纸面插大头针P1、P2,确定入射光线,并让入射光线过圆心O,在玻璃砖另一侧垂直纸面 插大头针P3,使P3挡住P1、P2的像,连接3,作光路图如下图那么折射率n.【考点突破】P1P2P3P4aabbir
3、AOBENN问题1.如下图是上下两个面彼此平行的玻璃砖,两个面之间的距离为h。一束光线以入射角i从上外表的O点入射,从下外表的O点射出。1证明入射玻璃砖的光线与出射的光线平行2证明侧移量随入射角的增大而增大。3由图示可知能够确定入射角与折射角,因此可以测定玻璃的折射率,怎样确定入射光线?怎样确定折射光线?插针法4实验过程中,角度的测量会带来误差,实验时入射角度大一些好还是小一些好?5实验的过程中入射角与折射角不一定是特殊角,计算角度的正弦值有很大的难度。你怎样解决这个问题?6只使用一次测量数据会给实验结果带来很大的误差,某位同学屡次测量入射角与折射角,做出了如下图的图像。图像中斜率表示什么意思?(7)某同学用插针法测定玻璃砖的折射率,他的实验方法与操作步骤正确无误。但他处理实验记录时发现玻璃砖的两个光学面及不平行,如下图:那么 AP1P2及P3P4两条直线平行 BP1P2及P3P4两条直线不平行C他测出的折射率偏大 D他测出的折射率不受影响(8)在利用插针法测定玻璃砖折射率的实验中:甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面与后,不自觉地碰了玻璃砖使它向方向平移了少许,如下图:那么他测出的折
4、射率值将(选填“偏大、 “偏小或“不变);乙同学在画界面时,不自觉地将两界面、间距画得比玻璃砖宽度些,如下图,那么他测得折射率 (填“偏大、“偏小“不变) . 变式1.同学用圆柱形玻璃砖做测定玻璃折射率的实验,先在白纸上放好圆柱形玻璃砖,在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1与P2,然后在圆柱形玻璃砖另一侧观察,调整视线使P1的像被P2的像挡住,接着在眼睛所在一侧相继又插上两枚大头针P3、P4,使P3挡住P1、P2的像,使P4挡住P3与P1、P2的像,在纸上标出的大头针位置与圆柱形玻璃砖的边界如下图1在图上画出所需的光路2了测量出玻璃砖折射率,需要测量的物理量有 要求在图上标出3写出计算折射率的公式 .变式2.一块玻璃砖有两个相互平行的外表,其中一个外表是镀银的光线不能通过此外表.现要测定此玻璃的折射率,给定的器材还有:白纸、铅笔、大头针4枚、与,表示镀银的玻璃外表,表示另一外表,如下图.然后,在白纸上竖直插上两枚大头针、位置如图.用、的连线表示入射光线.1为了测量折射率,应如何正确使用大头针、?试在题图中标出、的位置.2 及折射角.简要写出作图步骤.3写出用、表示的折射率公式 .P1P2O
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