第十四章 实验13 测量玻璃的折射率-【直击双1流】2024高考物理一轮复习讲义

实验 13 测量玻璃的折射率 一、实验目的 测量玻璃的折射率。 二、实验原理 如图所示,通过插针法找出跟入射光线 AO 对应的出射光线 O′B,然后画出光从空气射入玻 璃后的折射光线 OO′,于是就能测量入射角 θ1 和 折射角 θ2, 再根据n = sin θ1 sin θ2 计算出玻璃的折 射率。 三、实验器材 木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、 三角板、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′,并取 aa′上的 一点 O 为入射点,作过 O 点的法线 NN′。 (3) 画出线段 AO作为入射光线,并在 AO上 插上 P1、P2 两枚大头针。 (4) 在白纸上放上玻璃砖,使玻璃砖的一条 长边与直线 aa′ 对齐,并画出另一条长边的对齐 线 bb′。 (5) 眼睛在 bb′ 的一侧透过玻璃砖观察两枚 大头针并调整视线方向,使 P1 的像被 P2 的像挡 住,然后在眼睛这一侧插上大头针 P3,使 P3 挡住 P1、P2 的像,再插上大头针 P4,使 P4 挡住 P3 和 P1、P2 的像。 (6) 移去玻璃砖,拔去大头针,由大头针 P3、 P4 的针孔位置确定出射光线O′B及出射点O′,连 接 O、O′ 得到线段 OO′。 (7) 用量角器测量入射角 θ1 和折射角 θ2,并 查出其正弦值 sin θ1 和 sin θ2。 (8) 改变入射角,重复实验,算出不同入射 角时的 sin θ1 sin θ2 ,并取平均值。 五、数据处理 (1) 计算法:用量角器测量入射角 θ1 和折射 角 θ2,并查出其正弦值 sin θ1 和 sin θ2,算出不同 入射角时的 sin θ1 sin θ2 ,并取平均值。 (2) 作 sin θ1 - sin θ2 图像:改变不同的入射 角 θ1,测出不同的折射角 θ2,作 sin θ1 - sin θ2 的 图像,由 n = sin θ1 sin θ2 可知图像应是过原点的直线, 其斜率为折射率,如图所示。 六、注意事项 (1) 用手拿玻璃砖时,手只能接触玻璃砖的 毛面或棱,不能触摸光学面,严禁把玻璃砖当尺 子画玻璃砖的另一边 bb′。 (2) 实验过程中,玻璃砖在纸上的位置不可 移动。 (3) 大头针应竖直地插在白纸上,且大头针 P1 与 P2 间、P3 与 P4 间的距离应大一点,以减小 确定光路方向时造成的误差。 (4) 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 P1、P2 的像。 七、误差分析 1.主要来源 (1) 确定入射光线、出射光线时引起的误差; (2) 测量入射角与折射角时的误差。 2.解决办法 (1) 在插针时,入射侧和出射侧两枚大头针 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 771第十四章 光 学 　　　 间的距离应适当大一些; (2) 入射角不宜过小,但也不宜过大。 例 1 (2022·福建省莆田市二中月考) 在用 两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中,其 实验光路图如图甲所示。 (1) 在实验中,如果用量角器分别量出入射 角 θ1 和折射角 θ2,那么,该玻璃砖的折射率的表 达式为 n = 。 (2) 在实验数据的处理中,有两位同学各设 计了一个记录表格,而且都已完成了计算。 根据 他们设计的表格所反映的信息,判断他们论证做 得是否正确。 甲同学设计的表格: 次数 入射角 θ 1 sin θ 1 折射角 θ 2 sin θ 2 n n 1 30° 0. 500 20. 9° 0. 357 1. 40 2 45° 0. 707 30. 5° 0. 508 1. 39 3 60° 0. 866 38. 0° 0. 616 1. 41 1. 40 　 　 乙同学设计的表格: 次数 1 2 3 角平均值 正弦值 n 入射角 θ 1 30° 45° 60° 45° 0. 707 折射角 θ 2 20. 9° 30. 5° 38. 0° 29. 8° 0. 497 1. 42 　 　 上述两位同学做得正确的是 (选填“甲” 或“乙”)。 (3) 若甲在做测定玻璃的折射率的实验时,