第2讲:测定玻璃砖的折射率(新版)
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《测定玻璃的折射率》教案度,60度,75度,测量出他们对应的折射角分别为:9.8度,19.0度,34.5度,39.4度。
算出他们对应的正弦值,代入表格,算出折射率n分别为:1.524,1.534,1.530,1.521。
取他们的平均值,最后得到玻璃的折射率:n=1.528。
我们也可以采取另一种方式处理数据。
以折射角的正弦值为横坐标,以入射角的正弦值为纵坐标建立坐标系,根据表格中的数据描点、连线。
最后所描绘图线为一条直线,其斜率k即为玻璃的折射率。
4.注意事项(1)玻璃砖应选用宽度较大的,若宽度太小,则测量误差较大。
(2)用手拿玻璃砖时,只能接触玻璃的毛面或棱,不能直接用手触摸玻璃砖的光学面。
(3)严禁把玻璃砖当尺子画玻璃砖界面aa′和bb′,以免划伤玻璃砖。
(4)实验中,玻璃砖在纸上的位置不可移动。
(5)大头针应竖直地插在白纸上,且玻璃砖每一侧的两枚大头针P1与P2间、P3与P4间的距离应适当大一些,以减小确定光路方向时造成的误差。
(6)实验时,入射角不宜过小,否则会增大测量角度的误差;入射角也不宜过大,因入射角太大时,折射光线太弱。
熟悉本实验需要注意的事项拓展提升1、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(光线不能通过表面).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(P1、P2、P3、P4)、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′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P1、P2(位置如图),用P1、P2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P3、P4?试在图中标出P3、P4的位置。
(2)然后,移去玻璃砖与大头针。
试在图中通过作图的方法标出光线从空气射入玻璃中的入射角θ1与折射角θ2。
简要写出作图步骤。
实验3:测定玻璃的折射率一、实验目的:测定玻璃砖的折射率。
二、实验原理: 1.求折射率的公式有:(1)n=r isin sin (i 为光线在真空中的角,r 为光线在介质中的角) (2)n=C sin 1(C 为临界角)(3)n=vc(c 为真空中光速,v 为介质中光速)2.要测玻璃砖的折射率,显然用n=risin sin 简便易行三、实验器材:玻璃砖、白纸、木板、大头针四枚、图钉四枚、量角器、三角板(或直尺)、铅笔。
四、实验步骤:1.将玻璃砖放在白纸上,画出上下两界面,做出法线。
让光线从玻璃砖上方射入,下方穿出。
做出入射光线和折射光线,用量角器测出入射角i 和折射角r ,代入公式n=risin sin 即可求出折射率n 。
2.入射角i 和折射角r 的确定(1)用插在白纸上的大头针做为入射光源,大头针P 1、P 2在白纸上的插点的连线就是入射光线。
(2)在玻璃砖的另一侧用眼睛观察P 1和P 2的像,并在像的反向延长线上插大头针P 3、P 4。
大头针P 3、、P 4在白纸上的插点的连线就是出射光线。
(3)连接入射点和出射点即为折射光线。
五、注意事项:1.实验时,尽可能将大头针竖直插在纸上,且P 1和P 2之间,P 2和O 点之间,P 3和P 4之间,P 3和O ’点之间距离要稍大一些。
2.入射角i 应适当大一些,以减小测量角度的误差,但入射角不宜太大。
3.操作时,不能用手触摸玻璃砖的光学面,更不能把玻璃砖界面当尺子用。
4.在实验过程中,玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。
六、数据处理:1.此实验是通过测量入射角和折射角,然后查数学用表,找出入射角和反射角的正弦值,代入n=risin sin 中,求玻璃的折射率。
2.其他处理数据的方法:① 在找到人射光线和折射光线以后,以入射点O 为圆心,以任意长为半径画圆,分别与AO 交于C 点,与OO ’(或OO ’的延长线)交于D 点,过C 、D 两点分别向NN ’作垂线,交NN ’于C ’、 D ’,用直尺量出CC ’和DD ’ 的长.如图14-2所示. 由于CO CC 'sin =α, DODD 'sin =β 而CO=DO ,所以折射率''sin sin 1DD CC n ==βα 重复以上实验,求得各次折射率计算值,然后求其平均值即为玻璃砖折射率的测量值。
可编辑修改精选全文完整版实验报告: 测定玻璃的折射率【实验目的】Array应用光的折射定律测定玻璃的折射率【实验原理】如图1所示,在玻璃砖的上方插两颗大头针P1和P2,在玻璃砖的下方观察时,由于光线的两次折射,P1和P2的虚像将在和的位置。
为了确定沿P1、P2方向射入的光线(在玻璃中)的折射光线方向,可在玻璃砖下方插和两颗大头针,并让它们挡住P1′和P2′(在下方观察,可以看到P1′、P2′、P3、P4在一条直线上)。
P1、P2的连线与玻璃砖上边缘交点为O ,P3、P4的连线与玻璃砖上边缘交点为O′,连接O、O′即是玻璃中的。
测量入射角和折射角,利用即可得出玻璃的折射率。
【注意事项】1、插针时,P1、P2的间距(或P3、P4的间距);2、画出玻璃砖的边线后,在插针的过程中玻璃砖(尤其不要扭动);3、入射角不要太大(折射光强度太小),也不要太小(不能反映正弦之比为恒量的规律);4、如果是用圆规作数据处理,圆的半径不要太小。
【实验器材】玻璃砖、白纸、泡沫塑料板(图钉)、、三角板、量角器(或圆规)【实验步骤】1、将白纸用图钉钉在泡沫塑料板上。
2、将玻璃砖放在白纸上,借助三角板画出玻璃砖的。
3、按图1所示放好玻璃砖后,插上大头针P1、P2。
4、在玻璃砖的下放观察P1、P2的像,并用大头针挡住它们的像P1′、P2′,将P3插入白纸。
5、再用大头针挡住P1′、P2′和P3, 并插入白纸。
6、取下玻璃砖,用三角板过P1、P2画直线、过P3、P4画直线,分别与玻璃砖的上、下边界线交于O、O′点,连接O、O′得到玻璃中的折射光线。
7、量出入射角和折射角,用折射定律计算玻璃的折射率。
8、改变,重复2~7步骤,多测几组。
插针法测定玻璃砖的折射率实验插针法测定玻璃砖的折射率实验【实验原理】光线射向底面平行的玻璃砖后将在玻璃砖内发生偏转,而出射光线与入射光线平行。
由插针法可以确定入射光线与出射光线的路径,而由光线在玻璃砖底面上的入射点和出射点可以确定光线在玻璃砖内的传播路径,从而能测出光线射向玻璃砖的入射角i和在玻璃砖内的折射角i′,由n=sini/sini′即能求出玻璃的折射率。
【目的和要求】应用折射定律测定玻璃的折射率,加深对折射定律的理解。
【仪器和器材】玻璃砖(J2506型),钢直尺,大头针,量角器或圆规,图板,图钉或透明胶带,白纸或坐标纸。
【实验方法】1.插针将一张八开的白纸或坐标统,平铺在绘图板上,用图钉或透明胶带固定,玻璃砖平放在纸中央。
取一枚大头针,紧贴玻璃砖上底面AE的中点附近,垂直插牢在图板上。
插针点为O点,取第二枚大头针,垂直插在O点左上方的O1点。
实验者的眼睛在玻璃砖下底面CD的下方,沿水平方向透过玻璃砖观察插在O、O1点处的大头针,移动观察位置,使两sini′=P′B′/Rn=sini/sini′=PB/P′B′用钢直尺测出PB及P′B′,代入上式即可计算出折射率。
根据图5.1-2,用上述两种方法测得的结果列在表中。
表 1ii′nPBP′B′n45°28°1.5180.7毫米53.8毫米1.50【思考题】1.为了提高实验的精度,减小误差,在图5.1-2中下面的哪种办法是可取的?(1)增大插针O、O1之间的距离。
(2)减小插针O、O1之间的距离。
(3)适当增大入射角i。
(4)减小入射角i。
2.有同学认为实验时如所用玻、璃砖太厚,当入射角太大时,将会在玻璃砖第二个表面产生全反射,使实验无法进行。
一、实验目的测定玻璃的折射率.二、实验原理如图13-1-17所示,当光线AO以一定入射角穿过两面平行的玻璃砖时,通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光线O′B,从而确定了玻璃砖中的折射光线OO′,量出入射角θ1和折射角θ2,根据n=错误!算出玻璃的折射率.三、实验器材玻璃砖、白纸、木板、大头针四枚、图钉四枚、量角器、三角板(或直尺)、铅笔.四、实验步骤1.用图钉把白纸固定在木板上.2.在白纸上画一条直线aa′代表两种介质的界面,过aa′上的一点O画出界面的法线NN′,并画一条线段AO作为入射光线.3.把长方形的玻璃砖放在白纸上,使它的一个长边跟aa′对齐,并画出玻璃砖的另一长边bb′。
4.在AO线段上竖直地插上两枚大头针P1、P2.5.在玻璃砖bb′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bb′一侧插上两枚大头针P3、P4,使P3能挡住P1、P2的像,P4能挡住P1、P2的像及P3本身.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O′B交bb′于O′,连结O、O′,OO′就是玻璃砖内折射光线的方向,∠AON为入射角θ1,∠O′ON′为折射角θ2。
7.用量角器量出入射角θ1和折射角θ2的度数,查出它们的正弦值,并把这些数据填入记录表格里.8.用上述方法分别求出入射角是15°、30°、45°、60°、75°时的折射角,查出入射角和折射角的正弦值,记入表格里.9.算出不同入射角时sinθ1sinθ2的值,比较一下,看它们是否接近于一个常数,求出几次实验时测得数据的平均值,就是玻璃的折射率.一、数据处理的其他方法1.在找到入射光线和折射光线以后,以入射点O为圆心,以任意长为半径画圆,分别与AO交于C点,与OO′(或OO′的延长线)交于D点,过C、D两点分别向NN′作垂线,交NN′于C′、D′,用直尺量出CC′和DD′的长,如图13-1-18所示.由于sinθ1=错误!,sinθ2=错误!.而CO=DO,所以折射率:n1=错误!=错误!。
测定玻璃砖折射率误差的分析湖北 应城一中 何飞 432400测定玻璃砖折射率是高中物理选修模块几何光学中考查的实验,该实验操作并不复杂,但是学生在实验中不细心,对实验理论掌握不透彻等因素的影响,造成实验误差的现象比比皆是.由于本实验中先要画出与玻璃砖等宽的平行边界线,然后将玻璃砖放入平行界线中间,并且在后面的实验过程中玻璃不能移动,所以玻璃砖的移动是造成本次实验误差的重要因素,学会如何分析这些原因的形成,有利于指导我们的实验.本文从折射率的定义出发,通过详细的作图分析,深入挖掘形成误差的原因并总结规律.一、偏大型 一条边界线与玻璃砖上表面对齐,另一条边界线没有对齐玻璃砖的下表面,使得两边界线宽度小于玻璃砖的厚度.作图1分析如下:P 3、P 4是用插针法画出的出射光线,交玻璃砖的下表面于O 1,交所画界线bb '于O 2,则O 1点为真实的出射光线和玻璃砖的交点,O 2为出射光线和所画有误界线的交点。
连接O 1O 2,则光线O 1O 2为真实的折射光线,光线OO 2是实验者认为的折射光线,实则为有误差的折射光线.所以r 2为真实的折射角,r 1为有误差的折射角.由折射率的定义: 2sin =sin i n r 真 1sin =sin i n r 测 1212sin sin r r r r <∴<Qn n ∴>测真 即测量结果偏大.图1如图2所示,上边界aa'画得低于玻璃砖的上表面,致使aa'和bb'的间距小于玻璃砖的厚度;如图3所示,上边界aa'画得低于玻璃砖的上表面,同时下边界bb'画得高于玻璃砖的下表面,致使aa'和bb'的间距也小于玻璃砖的厚度。
在这两种情况中,测量结果均偏大.二、偏小型 一条边界线与玻璃砖上表面对齐,另一条边界线没有对齐玻璃砖的下表面,使得两边界线宽度大于玻璃砖的厚度.作图4分析如下:P 3、P 4是用插针法画出的出射光线,O 1是出射光线和界线bb'的交点,反向延长与玻璃砖下表面的交点为O 2,连接OO 1和OO 2,则光线OO 1为有误差的折射光线,光线OO 2为真实的折射光线.r 1为有误差的折射角,r 2为真实的折射角.由折射率的定义可知: 2sin =sin i n r 真 1sin =sin i n r 测 2121sin sin r r r r <∴<Q n n ∴<测真 图2 图3图4图5图6即测量结果偏小.如图5所示,上边界aa'画得高于玻璃砖的上表面,致使aa'和bb'的间距大于玻璃砖的厚度;如图6所示,上边界aa'画得高于玻璃砖的上表面,同时下边界bb'画得低于玻璃砖的下表面,致使aa'和bb'的间距也大于玻璃砖的厚度.在这两种情况中,测量结果均偏小.三、不变型 虽然在实验过程中,所作的界线aa'与bb'没有与玻璃砖的上下表面对齐,但界线aa'与bb'之间的距离仍等于玻璃砖的厚度,此时得到的测量结果将与真实值相等,测量结果不变.作图7分析如下:O 2、O 4为入射光线P 1P 2延长线和出射光线P 3P 4与上下边界的交点,O 3、O 1为出射光线P 3P 4的反向延长线和入射光线P 1P 2与玻璃砖上下表面的交点,入射角为i ,真实的折射角为r 1,有误差的折射角为r 2. O 1O 3为真实的折射光线,O 2O 4为有误差的折射光线.由于aa'与bb'之间的距离等于玻璃砖的厚度,故:O 1O 2平行且等于O 3O 4,所以四边形O 1O 2O 4O 3为平行四边形.1324//O O O O ∴,即:r 1=r 2.由折射率的定义知: 1sin =sin i n r 真 2sin =sin i n r 测12sin sin r r =Q=n n ∴测真即测量结果与真实值相等. 可见,不论在实验过程中边界线如何画,若上下界线上的入射点和出射点间距离小于玻璃砖厚度,测量结果就大于真实值;若上下界线上的入射点和出射点间距离大于玻璃砖厚度,测量结果就小于真实值;若上下界线上的入射点和出射点间距离等于玻璃砖厚度,测量结果就等于真实值。