测定玻璃的折射率ppt课件.pptx

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1、实验：测定玻璃的折射率,请完成如图所示的光路图,平行玻璃砖,演示：一束激光打在平行玻璃砖上，感受一下，并根据上述图示，说说要测玻璃的折射率，应测哪些量？,问题：如果在图示的位置插上两枚大头针P1P2，沿P1P2方向射到平行玻璃砖上的光，相应的折射光线如何呢？,折射光射入人眼中，引起人的视觉,人的视觉习惯,人在如图左位置能看到几枚大头针的像，在右位置能看到哪枚大头针的像？,在右位置方向上，依次插上两枚大头针P3P4，使之挡住大头针P1P2像,P3P4的连线即为通过入射光线P1P2的出射光线,一、实验目的,测定玻璃的折射率,二、实验原理,如图，利用平行玻璃砖对光路的侧移，用插针法找出入射光线AO对

2、应的出射光线OB，量出入射角i和折射角r，根据折射定律n=sini/sinr 计算出玻璃的折射率。,三、实验器材,玻璃砖，木板，白纸，大头针（4枚），图钉，三角板，量角器，圆规，直尺、铅笔,A,O,O,B,三、实验器材,玻璃砖，木板，白纸，大头针（4枚），图钉，三角板，量角器，圆规，直尺、铅笔,、固定白纸于绘图板,、画出界面线aa、法线NN和入射光线AO,3、放好玻璃砖，使长边与aa重合，画下界面bb.,四、实验步骤,4、插针法定出射光线：在AO上竖直插上P1、P2，透过玻璃砖看P1、P2的像，调整视线直到P2的像挡住P1的像，再在观察者一侧竖直插P3、P4，使P3挡住P1、P2 的像，P4挡

3、住P3本身和P1、P2 的像，记下P3、P4的位置。,5、作图确定出射光OB、出射点O、折射光线OO,6、改变入射角i为30、45、60、75重复做几次,7、数据记录与处理,方法1（计算法）：测量入射角i和折射角r，查出正弦值并记入表格，计算出对应折射率，最后求出其平均值。,方法2（图像法）：用测得的多组入射角i与折射角r作出sinisinr图象如图所示，其斜率即为玻璃的折射率n,方法3（单位圆法）：如图所示，以O为圆心，作圆与OA、OO分别交于P、Q点，过P、Q点分别作法线NN的垂线，垂足分别为P、Q，测量出PP和QQ的长度，则玻璃的折射率n=。测出不同入射角时的PP和QQ的长度，记录在表中

4、。计算玻璃的折射率，并求平均值。,注意事项,实验时尽可能将大头针竖直地插在铺有白纸的木板上,P1和P2，P2和O之间，P3和P4之间，P3和O之间的距离要稍大一些,入射角不能太大，也不能太小，在3060 之间为宜,(4)在实验时，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变,(5)在实验时，玻璃砖应选用厚度较大的，宜在5 cm以上,(6)在实验时，不能把玻璃砖当尺子来画界面,实验与误差分析：,1、边界问题,（1）如果边界整体向上平移，测出的折射率不变,（2）如果画出的下边界比实际下边界偏下，造成折射角的测量值比真实值偏大，折射率的测量值比真实值偏小,（3）如果画出的上、下边界比实际边界偏外，造成折射角的测量

5、值比真实值偏大，折射率的测量值比真实值偏小,（4）如果画出边界后，实验过程中玻璃砖如图移动，造成折射角的测量值比真实值偏小（或大），折射率的测量值比真实值偏大（或小）,2、入射光线（角）折射光线（角）问题,（1）如果大头针间距过小，造成入射光线、折射光线不准，造成误差,（2）如果入射角过小，造成测量入射角、折射角误差大，造成实验误差,（3）玻璃砖的厚度过小，造成折射角测量误差大,1、用圆柱形玻璃测玻璃的折射率,用的是插针法，光路图如图1所示。,其他测玻璃的折射率的方法,2、用不平行玻璃砖测玻璃的折射率,用的也是插针法，光路图如图2所示。,3、半圆形玻璃砖测玻璃的折射率。插针法，光路图如图3所示

6、。让入射光沿玻璃砖半径方向。,全反射临界角的应用,光路图如图4所示，将一块半圆形玻璃砖放在水平面上，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，当刚转过角时，观察者在玻璃砖的直径一侧恰好看不到出射光线。角即为全反射的临界角，这样就可以求出玻璃的折射率n了。,4、用玻璃三棱镜测玻璃的折射率。,用插针法，原理图如图5所示。,1、如图所示，在用玻璃砖测定玻璃折射率的实验中，如果所用的玻璃砖ABCD的上表面AB和下表面CD不严格平行（AD略大于BC），下列说法中正确的是 A用此玻璃砖做实验，画出的折射光线c和相应的入射光线a不再平行，因此对实验结果产生系统误差B

7、用此玻璃砖做实验，画出的折射光线c和相应的入射光线a不再平行，但不会因此对实验结果产生影响C射出光线c相对于入射光线a有顺时针方向的微小偏转D射出光线c相对于入射光线a有逆时针方向的微小偏转,习题：,BD,2、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、和所示，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”)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

8、_,偏小,不变,不确定,丙,3、如图所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率，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(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，连接OP3.图中MN为分界面，虚线半圆与玻璃砖对称，B、C分别是入射光线、折射光线与圆的交点，AB、CD均垂直于法线并分别交法线于A、D点,(1)设AB的长度为l1，AO的长度为l2，CD的长度为l3，DO的长度为l4，为较方便地表示出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量_，则玻璃砖的折射率可表示为_(2)该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小

9、角度，由此测得玻璃砖的折射率将_(填“偏大”、“偏小”或“不变”),l1和l3,l1/l3,偏大,4、如图所示，画有直角坐标系Oxy的白纸位于水平桌面上M是放在白纸上的半圆形玻璃砖，其底面的圆心在坐标原点，直边与x轴重合，OA是画在纸上的直线，P1、P2为竖直地插在直线OA上的两枚大头针，P3是竖直地插在纸上的第三枚大头针，是直线OA与y轴正方向的夹角，是直线OP3与y轴负方向的夹角只要直线OA画得合适，且P3的位置取得正确，测出角和，便可求得玻璃的折射率某学生在用上述方法测量玻璃的折射率时，在他画出的直线OA上竖直地插上了P1，P2两枚大头针，但在y0的区域内，不管眼睛放在何处，都无法透过玻

10、璃砖看到P1、P2的像，,他应采取的措施是_若他已透过玻璃砖看到了P1、P2的像，确定P3位置的方法是_若他已正确地测得了、的值，则玻璃的折射率n_.,5、某同学在用等腰直角棱镜测定玻璃的折射率时，先在白纸上作一与棱镜等大的三角形，将棱镜平放在白纸上，使其边界与所画的三角形重合在玻璃一侧竖直插两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2挡住，接着在眼睛所在的一侧再先后插两枚大头针P3和P4，使P3挡住P1和P2的像，P4挡住P3和P1和P2的像。在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓ABC如图所示。已知光线在三棱镜底面AB发生了全反射。,（1）用几何作图法，在图中准确画出

11、棱镜内的光路走向（2）为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量的量是、，在图上标出它们。（3）计算折射率的公式是。,6、某同学在测定一厚度均匀的圆柱形玻璃的折射率时，先在白纸上作一与玻璃圆柱同半径的园，圆心为O，将玻璃圆柱平放在白纸上，使其边界与所画的圆重合，在玻璃的一侧竖直插两枚大头针P1和P2，在另一侧再先后插两枚大头针P3和P4，使从另一侧隔着玻璃观察时，大头P4、P3和P2、P1的像恰好在同一直线上，移去玻璃圆柱和大头针后，白纸上的结果如图所示，请在图中画出,沿P1、P2连线方向的入射光线通过圆形玻璃后的传播方向；光线在玻璃内的传播方向；在光线的入射点作法线，标出入射角和折射角；写出计算玻璃折射率的公式（不必计算）。,7、在一次测玻璃的折射率实验中，采用了如下的方法：将一块半圆形玻璃砖放在水平面上，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，当刚转过角时，观察着在玻璃砖平面一侧恰看不到射出光线，这样就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。,