第4章 第2節(jié) 測定介質(zhì)的折射率

1、.第二節(jié)測定介質(zhì)的折射率13分介質(zhì)的折射率由_決定的，與sin 1和sin 2大小_當光垂直界面照射時，怎樣計算介質(zhì)折射率？【解析】折射率是表示光線在透明介質(zhì)界面上發(fā)生偏折程度的物理量，其大小由介質(zhì)本身的光學(xué)特性決定，雖然利用n計算，但其大小與sin 1、sin 2無關(guān)在折射現(xiàn)象中，當入射角為0時，折射角也為0，這是個特殊情況，但仍是折射現(xiàn)象，此時無法利用公式n計算，但仍可利用n來計算該介質(zhì)的折射率【答案】介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)無關(guān)n23分一束光線與程度方向成30角，從空氣射入水中，其反射光線和折射光線恰好垂直，那么反射角和折射角各為A3030B6060C6030 D3060【解析】我們可以根據(jù)題意畫一

2、簡單的光路圖，根據(jù)題中條件可知入射角為60，那么反射角為60，由反射光線和折射光線的垂直關(guān)系可知折射角為30.【答案】C34分如圖421所示，人站在距槽邊D為L1.2 m處，剛好能看到槽底B處，人眼睛距地面高度H1.6 m，當槽中注滿某種透明液體時，人剛好能看到槽底中央O點處求：圖4211這種液體的折射率：2光在該液體中的傳播速度【解析】連接人眼與B點，由圖可知入射角1CDB.連接D點與O點，那么折射角2CDO.這樣由公式n，即可求出液體的折射率n和光在此液體中的傳播速度因為sin 1sinCDB，又因為sin 2，由sin 1得BDOC，將CD代入得CDOC，sin 2，故液體的折射率n1.

3、71，光在該液體中的傳播速度：v1.75108 m/s.【答案】11.7121.75108 m/s課 標 導(dǎo) 思1學(xué)會根據(jù)n測定玻璃的折射率，并能掌握實驗操作技能2會對實驗方案進展必要的評估. 學(xué)生P45一、實驗?zāi)康臅貌遽樂y定玻璃的折射率，掌握光發(fā)生折射時，入射角和折射角確實定方法二、實驗原理如圖422所示，用插針法找出與入射光線AO對應(yīng)的出射光線OB，確定出O點，畫出折射光線OO，然后測量出角i和r的度數(shù)，根據(jù)n計算出玻璃的折射率圖422三、實驗器材白紙；圖釘；大頭針；長方形玻璃磚；直尺；鉛筆；量角器；木板四、實驗步驟1如下圖，將白紙用圖釘按在繪圖板上，先在白紙上畫出一條直線aa作為界面

4、過aa上的一點O畫出界面的法線NN，并畫一條線段AO作為入射光線2把長方形玻璃磚平放在白紙上，使它的長邊跟aa對齊，畫出玻璃磚的另一條長邊bb.3在線段AO上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2，透過玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像，調(diào)整視線的方向，直到P1的像被P2擋住再在觀察的這一側(cè)插兩枚大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P3及P1、P2的像，記下P3、P4的位置4移去大頭針和玻璃磚，過P3、P4引直線OB，與bb交于O，直線OB就代表了沿AO方向入射的光線透過玻璃磚后的傳播方向連接OO，入射角iAON，折射角rOON.5用量角器量出入射角和折射角，查出它們的正弦值，將數(shù)據(jù)填入自

5、己設(shè)計的表格中6改變?nèi)肷浣?，用上述方法分別求出折射角，查出它們的正弦值，填入表格中7根據(jù)n求得每次測得的折射率，然后求出平均值五、本卷須知1入射角i不要定的太小，假如i太小，r也太小，用量角器測量角度時，相對誤差較大2在入射光線上插上大頭針或確定OB時插的大頭針都要豎直P1與P2及P3與P4的間隔 要適當大一些3要先畫直線aa，放上玻璃磚后再畫bb直線，不要放上玻璃磚后再畫aa，以免入射點O的位置有誤差4畫好界面bb后實驗中不要再碰動玻璃磚，以免改變?nèi)肷浣呛驼凵浣?，使測量結(jié)果出現(xiàn)錯誤5玻璃磚應(yīng)選用寬度較大的，宜在5 cm以上假設(shè)寬度太小，那么測量誤差較大 學(xué)生P45一、數(shù)據(jù)處理1平均值法將表格

6、中每組對應(yīng)的n計算出來，然后求其平均值即為介質(zhì)折射率的測量值，即n1n2n52圖象法以入射角i的正弦sin i為橫坐標，以折射角的正弦sin 為縱坐標建立坐標系，將實驗數(shù)據(jù)在坐標系中描點、連線如圖423，那么所得直線的斜率k與介質(zhì)的折射率n之間的關(guān)系為n圖423二、誤差分析產(chǎn)生原因減小方法偶爾誤差入射角i和折射角讀數(shù)不準確保持視線與玻璃磚或容器的上外表垂直系統(tǒng)誤差入射光線粗，或沒有沿半徑方向入射調(diào)整好光束的粗細和入射方向三、測玻璃磚折射率的實驗改進本實驗是通過測量入射角和折射角，查其正弦值，再代入nsin i/sin r中求玻璃折射率的采用這種方法容易產(chǎn)生較大誤差改進方法一：在找到入射光線和折

7、射光線以后，可以以入射點O為圓心，以任意長為半徑畫圓，分別與AO、OO或OO的延長線交于C點和D點，過C、D兩點分別向法線NN作垂線，交NN于C、D點，用直尺量出CC和DD的長，如圖圖424因sin 1，sin 2，而OCODR.因此玻璃折射率n.用同樣方法再多測幾組數(shù)據(jù)求出n值，然后求平均值即為所求玻璃磚的折射率顯然，以邊長替代入射角、折射角的正弦值既方便又準確改進方法二：根據(jù)折射定律可得n，因此有sin sin .在屢次改變?nèi)肷浣?、測量相對應(yīng)的入射角和折射角正弦值根底上，以sin 值為橫坐標、以sin 值為縱坐標，建立直角坐標系，如下圖描數(shù)據(jù)點，過數(shù)據(jù)點連線得一條過原點的直線圖425求解圖

8、線斜率，設(shè)斜率為k，那么k，故玻璃磚折射率n.一、測定玻璃的折射率某同學(xué)在測定一厚度均勻的圓柱形玻璃的折射率時，先在白紙上作一與玻璃圓柱同半徑的圓，圓心為O，將玻璃圓柱平放在白紙上，使其邊界與所畫的圓重合在玻璃一側(cè)豎直插兩枚大頭針P1和P2，在另一側(cè)再先后插兩枚大頭針P3和P4，使從另一側(cè)隔著玻璃觀察時，大頭針P3和P4與P1和P2的像恰在一直線上，移去玻璃圓柱和大頭針后，在白紙上得到圖426.圖4261在圖中畫出：沿P1和P2連線的入方向的入射光線通過圓柱形玻璃后的傳播方向光線在玻璃中的傳播方向在光線的入射點作法線，標出入射角i和折射角.2寫出計算玻璃折射率的公式不必計算【導(dǎo)析】分別作出入射

9、光線、出射光線與界面的交點，確定介質(zhì)中的折射光線，將入角i、折射角代入n即可解決【解析】光路圖如下圖，過P1和P2作直線交圓于O1點，作O1O為法線，過P3和P4作直線為出射光線交圓于O2點，過O2O作直線為法線，連接O1O2為入射光線在玻璃內(nèi)的折射光線，量出入射角i和折射角，根據(jù)折射定律n可求出折射率【答案】1見解析2n折射率測量是否準確，取決于所畫光路圖中的“光線是否準確，問題的關(guān)鍵在于入射光線的入射點和出射光線的出射點能否準確地確定. 1用三棱鏡做測定玻璃折射率的實驗，先在白紙上放好三棱鏡，在棱鏡的一側(cè)插上兩枚大頭針P1和P2，然后在棱鏡的另一側(cè)觀察調(diào)整視線使P1的像被P2擋住，接著在眼

10、晴所在的一側(cè)插兩枚大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P3和P1、P2的像，大頭針的位置和三棱鏡的輪廓如圖427所示圖4271在圖上畫出所需的光路2為了測出三棱鏡玻璃的折射率，需要測量的量是_、_，在圖上標出它們3計算折射率的公式是_【解析】1如下圖，畫出通過P1、P2的入射光線交AC面于O點，畫出通過P3、P4的出射光線交AB面于O點，那么光線OO就是入射光線P1P2在三棱鏡中的折射光線2在所畫的圖上，標明入射角1和折射角2，并畫出虛線部分用量角器測量出1和2或用刻度尺測出線段EF、OE、GH、OG的長度3n或因為sin 1，sin 2，那么n/.【答案】1如下圖2圖入射角1

11、折射角 2或EF和OE、GH和OG3n或n二、測定介質(zhì)折射率的誤差分析如圖428所示，在用玻璃磚測定玻璃折射率的實驗中，假如所用的玻璃磚ABCD的上外表AB和下外表CD不嚴格平行AD略大于BC，以下說法中正確的選項是圖428A用此玻璃磚做實驗，畫出的出射光線c和相應(yīng)的入射光線a不再平行，因此對實驗結(jié)果產(chǎn)生系統(tǒng)誤差B用此玻璃磚做實驗，畫出的出射光線c和相應(yīng)的入射光線a不再平行，但不會因此對實驗結(jié)果產(chǎn)生影響C出射光線c相對于入射光線a有順時針方向的微小偏轉(zhuǎn)D出射光線c相對于入射光線a有逆時針方向的微小偏轉(zhuǎn)【導(dǎo)析】作出入射光線，入射點和出射點連接入射點和出射點得到玻璃中實際的折射光線【解析】只要能把

12、入射光線a在玻璃中的折射光線b確定下來，就能測定出玻璃的折射率AB和CD不嚴格平行，a和c顯然也不平行，但同樣能確定出b的位置，因此不會對實驗結(jié)果產(chǎn)生影響，可以設(shè)想AB和CD原來是平行的，現(xiàn)讓CD逆時針轉(zhuǎn)動一個小角度，那么法線也跟著逆時針轉(zhuǎn)動，b光線的入射角減小了.由于折射角的變化大于入射角的變化，可以設(shè)想為出射光線c先隨法線逆時針轉(zhuǎn)動相當于折射角沒變，再順時針轉(zhuǎn)動一個更大的角度到達新位置因此，此題選項為BC.【答案】BC解決這類問題作實際光路圖是關(guān)鍵，再根據(jù)實際情況去分析入射角，折射角及折射率的變化. 2在測定玻璃的折射率的實驗中，畫好玻璃磚界面的兩直線aa和bb后，不慎將玻璃磚向上平移，如

13、圖429中的虛線所示假設(shè)其他操作正確，那么測得的折射率將_填“偏大“偏小或“不變圖429【解析】如下圖，AB為作圖時玻璃里的折射線，AB為實際實驗時玻璃磚里的折射線由于玻璃磚只是平移，可得AB與AB平行，因此入射角的測量值i與實際值i相等，折射角的測量值與實際值相等，因此根據(jù)公式：n，折射率n的測量值與實際值相等所以n不變【答案】不變1某同學(xué)做測定玻璃折射率實驗時，用他測得的多組入射角i與折射角，作出sinisin圖象如以下圖4210所示，以下判斷中哪些是正確的圖4210A他做實驗時，光線是由空氣射入玻璃的B玻璃的折射率為0.67C玻璃的折射率為1.5D光在玻璃中的傳播速率為2108 m/s【

14、解析】由圖知，光線由空氣射入玻璃A對；nk1.5，B錯，C對；由n得v m/s2108 m/s.D對【答案】ACD2測定玻璃的折射率時，為了減少實驗誤差，應(yīng)該注意的是A玻璃磚的寬度宜大些B入射角應(yīng)盡量小些C大頭針應(yīng)垂直地插在紙面上D大頭針P1和P2及P3和P4之間的間隔 適當大些【解析】由做本實驗本卷須知可知A、C、D選項正確【答案】ACD3如右圖4211所示，是利用插針法測定玻璃磚折射率的一次實驗光路圖，PQ為玻璃磚入射面的法線，MN、EF均垂直于法線PQ并分別交于N和E點，入射點為O，取OMOF，用刻度尺量出MN、EF的長度，那么折射率nMN/EF.改變?nèi)肷浣莍的大小，重復(fù)以上實驗，可量出MN、EF的多組數(shù)據(jù)現(xiàn)有兩位同學(xué)各設(shè)計了一個記錄數(shù)據(jù)表格，而且都已完成了計算甲同學(xué)設(shè)計的表格是：圖4211次數(shù)123長度平均值nMN/cm1.681.782.121.861.49EF/cm1.121.241.401.25乙同學(xué)設(shè)計的表格是：次數(shù)