高中物理 第十三章 光學(xué) 光學(xué) 實(shí)驗(yàn) 測定玻璃的折射率練習(xí) 新人教版選修34

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1、 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?,重?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,且玻璃磚每兩枚大頭針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)入射角不宜過小,否則會(huì)使測量誤差過大,也不宜過大,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,則測出的折射率n將如何變化? 2.在用插針法測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)測得的折射率與真實(shí)值相比_____________________________________. ( )3.如圖用插針法測定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)中,以下說法正確的是: (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)確度無關(guān). A.(1)(3) B.(2)(4) C.(3)(4) D.(1)(4) ( )4.某同學(xué)做“測定玻璃的折射率”的實(shí)驗(yàn)時(shí),用他測得的多組入射角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′連線的延長線于C點(diǎn),過A點(diǎn)作法線NN′的垂線AB交NN′于B點(diǎn),

8、過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的長度為l1,AO的長度為l2,CD的長度為l3,DO的長度為l4,為較方便地表示出玻璃磚的折射率,需用刻度尺測量______,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)過一小角度,由此測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,長邊跟a′b′對(duì)齊; d.在長邊a′b′的外側(cè)透過三棱鏡觀察大頭針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定水的折射率,填寫下述實(shí)驗(yàn)步驟中的空白. (1)用_____________測出廣口瓶瓶口內(nèi)徑d. (2)在瓶內(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______________的長度. (6)由題中所給條件,可以計(jì)算水的折射率為_____________. 4

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