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广东省汕头市澄海中学高中物理 第十三章 光学 光学 实验 测定玻璃的折射率练习 新人教版选修3-4

班级___________ 姓名____________ 学号____________

【实验准备】
1.实验原理：如图所示，abcd为两面平行的玻璃砖，光线的入射角为,折射角为,根据
，可以计算出玻璃的折射率n。
2.实验中，我们用什么方法确定入射光线和折射光线？

【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′作为界面,并取aa′上的一点O为入射点，作过O的法线NN′。
3.画出线段AO作为入射光线，并在AO上插上P1、P2两根大头针。
4.在白纸上放上玻璃砖，使其中一个长边与直线aa′对齐，并画出另一条对齐线bb′。（思考如何画bb′）
5.通过玻璃砖观察并调整视线方向，使P1的像被P2的像挡住，然后在观察一侧插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，再插上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′，连结O、O′得线段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 ，并取平均值。
【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，不能触摸光洁的光学面，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，且玻璃砖每两枚大头针P1与P2间、P2与O间、P3与P4间、P3与O′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
5.由于要多次改变入射角重复实验，所以入射光线与出射光线要一一编号，以免混乱.
6.玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5 cm以上，若宽度太小，则测量误差较大.

【实验数据】
次数
入射角（,）
折射角（）,

1

2

3

【巩固训练】
1.在做“测定玻璃折射率”的实验时（图中虚线表示玻璃砖）
（1）某同学在纸上正确画出玻璃的两个界面ab和cd时不慎碰了玻璃砖，使它向上平移了一些，如图所示，其后的操作都正确.在画光路图时，将入射点和出射点分别确定在ab、cd上，则测出的折射率n将如何变化？

（2）某同学为了避免笔尖接触玻璃面，画出的ab和cd都比实际侧面向外侧平移了一些，如图所示，其后的操作都正确.但在画光路图时，将入射点、出射点分别确定在ab、cd上，则测出的折射率n将如何变化？

（3）某同学在画界面时，不小心将两个界面ab、cd间距画得比玻璃砖宽度大些，如图所示，则测出的折射率n将如何变化？

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①、②和③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_____________________________________.
（ ）3.如图用插针法测定玻璃折射率的实验中，以下说法正确的是：
（1）P1、P2及P3、P4之间的距离适当大些，可以提高准确度.
（2）P1、P2及P3、P4之间的距离取得小些，可以提高准确度.
（3）入射角θ1适当大些，可以提高准确度.
（4）P1、P2的间距，入射角的大小均与实验的准确度无关.
A.（1）（3） B.（2）（4） C.（3）（4） D.（1）（4）

（ ）4.某同学做“测定玻璃的折射率”的实验时，用他测得的多组入射角θ1与折射角θ2作出sinθ1－sinθ2图象如图所示．下列判断中正确的是：
A．他做实验时，研究的是光线从空气射入玻璃的折射现象
B．玻璃的折射率为0.67 C．玻璃的折射率为1.5

5.如图所示，某同学由于没有量角器，他在完成了光路图以后，他以O点为圆心、10.00 cm为半径画圆，分别交射线OA于A点，交OO′连线的延长线于C点，过A点作法线NN′的垂线AB交NN′于B点，过C点作法线NN′的垂线CD交NN′于D点，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.如图所示，一半圆形玻璃砖外面插上P1、P2、P3、P4四枚大头针时，P3、P4恰可挡住P1、P2所成的像，则该玻璃砖的折射率n=______________。

7.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角度，由此测得玻璃砖的折射率将________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)．

8.由于实验室中矩形玻璃砖的数量不够，部分同学需改用直角三棱镜做“测定玻璃的折射率”的实验，实验步骤如下：
a．如图所示，先在一张白纸上作相互垂直的直线ab、a′b′作为三棱镜的两个界面，并在直线上标出点O；
b．标出P3、P4位置；
c．将三棱镜放在白纸上，使短边跟ab对齐，长边跟a′b′对齐；
d．在长边a′b′的外侧透过三棱镜观察大头针P1、P2的像，调整视线方向，直到P1的像完全被P2挡柱；
e．在观察的这一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P1、P2的像和P3；
f．在O点作一垂直ab的线段OA，在OA上垂直地插两枚大头针P1、P2；
g．移去三棱镜和大头针，连接P3P4，交a′b′于O′，过O′点作与a′b′
h．作光路图，计算折射率n.
(1)正确的实验步骤顺序为______．
(2)请在图中画出准确完整的光路图；
(3)请根据图中所给数据，求出该玻璃的折射率n＝________.

9.如图所示，一个学生用广口瓶和刻度尺测定水的折射率，填写下述实验步骤中的空白.
（1）用_____________测出广口瓶瓶口内径d.
（2）在瓶内装满水.
（3）将刻度尺沿瓶口边缘______________插入水中.
（4）沿广口瓶边缘向水中刻度尺正面看去，若恰能看到刻度尺的0刻度（即图中A点），同时看到水面上B点刻度的像B′恰与A点的像相重合.
（5）若水面恰与直尺的C点相平，读出______________和______________的长度.
（6）由题中所给条件，可以计算水的折射率为_____________.
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