高中物理復(fù)習(xí)教案.測(cè)定玻璃的折射率

1、光學(xué)實(shí)驗(yàn)P 3. 【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?測(cè)定玻璃的折射率 【實(shí)驗(yàn)原理】如圖所示, 當(dāng)光線 AO 以一定入射角穿過(guò)兩面平行的玻璃磚時(shí), 通過(guò)插針?lè)ㄕ页龈肷涔饩€ AO 對(duì)應(yīng)的出射光線的 O'B , 從而求出折射光線 OO' 和折射角 r , 再根據(jù) ri n sin sin =算出玻璃的折射率。 【實(shí)驗(yàn)器材】一塊兩面平行的玻璃磚,白紙,木板,大頭針(4枚 ,量角器(或圓規(guī)、三角板 ,刻度尺 P4 .【實(shí)驗(yàn)步驟】1.把白紙鋪在木板上。 2. 在白紙上畫(huà)一直線 aa' 作為界面, 過(guò) aa' 上的一點(diǎn) O 畫(huà)出界面的法線 NN' , 并畫(huà)一條線段 AO 作為入射 光線

2、。3.把長(zhǎng)方形玻璃磚放在白紙上,并使其長(zhǎng)邊與 aa' 重合,再用直尺畫(huà)出玻璃的另一邊 bb' 。4.在線段 AO 上豎直地插上兩枚大頭針 P 1、 P 2。 5.從玻璃磚 bb' 一側(cè)透過(guò)玻璃磚觀察大頭針 P 1、 P 2的像,調(diào)整視線方向直到 P 1的像被 P 2的像擋住。再在 bb' 一側(cè)插上大頭針 P 3、 P 4, 使 P 3能擋住 P 1、 P 2的像, P 4能擋住 P 1、 P 2的像及 P 3本身。 6.移去玻璃磚,在拔掉 P 1、 P 2、 P 3、 P 4的同時(shí)分別記下它們的位置,過(guò) P 3、 P 4作直線 O'B 交 bb'

3、 于 O' 。連接 O 、 O' , OO' 就是玻璃磚內(nèi)折射光線的方向。 AON 為入射角, O'ON' 為折射角。7.用量角器量出入射角和折射角的度數(shù)。查出它們的正弦值,并把這些數(shù)據(jù)填入記錄表格 里。8.用上述方法分別求出入射角是 15°、 30°、 45°、 60°和 75°時(shí)的折射角,查出入射角 和折射角的正弦值,記錄在表格里。 9.算出不同入射角時(shí) rsin i sin 的值,比較一下,看它們是否接近一個(gè)常數(shù)。求出幾次實(shí)驗(yàn)測(cè)得的rsin i sin 的平均值,這就是這塊玻璃的折射率。P 6.【注

4、意事項(xiàng)】1.輕拿輕放玻璃磚,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)直尺用。2.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,玻璃磚在紙面上的位置不可移動(dòng)。3.插針 P 1與 P 2、 P 3與 P 4的間距要適當(dāng)?shù)卮笮?以減小確定光路方向時(shí)出現(xiàn)的誤差。 4.實(shí)驗(yàn)時(shí)入射角不能太小 (接近零度 ,否則會(huì)使測(cè)量誤差加大;也不能太大 (接近 90° , 否則會(huì)不易觀察到 P 1、 P 2的像。5.本實(shí)驗(yàn)中如果采用的不是兩面平行玻璃磚,如采用三棱鏡,半圓形玻璃磚等,只是出射 光和入射光不平行,但一樣能測(cè)出折射率。a' b'P 7.南京市金陵中學(xué) 06-07學(xué)年度第一次模擬 11. (

5、6分某同學(xué)用圓柱形玻璃磚做測(cè)定玻 璃折射率的實(shí)驗(yàn). 先在白紙上放好圓柱形玻璃磚, 在玻璃磚的一側(cè)插上兩枚大頭針 P 1和 P 2, 然后在圓柱形玻璃磚另一側(cè)觀察,調(diào)整視線使 P 1的像被 P 2的像擋住,接著在眼睛所在的一 側(cè)相繼又插上兩枚大頭針 P 3、 P 4,使 P 3擋住 P 1、 P 2的像,使 P 4擋住 P 3和 P 1、 P 2的像,在 紙上標(biāo)出的大頭針位置和圓柱形玻璃磚的邊界如圖所示. 在圖上畫(huà)出所需的光路. 為了測(cè)量出玻璃磚折射率,需要測(cè)量的 物理量有 (要求在圖上標(biāo)出 . 寫(xiě)出計(jì)算折射率的公式 n = . 解:光路如圖所示。 (2分 i 和 r (2分 rsin i si

6、n n =(2分P 8. 07年 1月廣東省汕尾市調(diào)研測(cè)試 11、 (1 (8分 用一橫截面為半圓形的玻璃柱體做“測(cè) 定玻璃折射率”的實(shí)驗(yàn),先在白紙上放好玻璃柱體 , 在玻璃柱體 的上側(cè)插上兩枚大頭針 P 1和 P 2, 然后在玻璃柱體的下側(cè)觀察 , 調(diào) 整視線使 P 1的像被 P 2擋住 . 接著在眼睛所在的一側(cè)插兩枚大頭針 P 3、 P 4, 使 P 3擋住 P 1、 P 2的像 . P 4擋住 P 3和 P 1、 P 2的像 , 在紙上標(biāo)出 的大頭針位置和玻璃柱體輪 廓如圖 7所示。在本題的圖上畫(huà)出所需的光路 為了測(cè)出棱鏡玻璃的折射率 , 需要測(cè)量的量 是 , , 在圖上標(biāo)出它們 . 計(jì)

7、算折射率的公式是 n = 解:(8分光路圖如圖所示(2分 。 需要測(cè)量入射角 i 和折射角 r. (4分 n=sini/sinr.(2分P9 . 07屆南京市第一次調(diào)研測(cè)試 12. (5分用圓弧狀玻璃磚做測(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn) 時(shí), 先在白紙上放好圓弧狀玻璃磚, 在玻璃磚的一側(cè)豎直插上兩枚大頭針 P 1、 P 2, 然后在玻 璃磚的另一側(cè)觀察,調(diào)整視線使 P 1的像被 P 2的像擋住,接著在眼睛所在的一側(cè)插兩枚大頭 針 P 3和 P 4,使 P 3擋住 P 1和 P 2的像, P 4擋住 P 3以及 P 1和 P 2的像,在紙上已標(biāo)出大頭針位 置和圓弧狀玻璃磚輪廓如下圖所示(O 為兩圓弧圓心,圖

8、中已畫(huà)出經(jīng)過(guò) P 1、 P 2點(diǎn)的入射光 線(1在圖上補(bǔ)畫(huà)出所需的光路。P 1P 2P 3P4圖 7 -2 m-1 (a (b (c 102m -2 BP 4(2為了測(cè)出玻璃璃磚的折射率,需要測(cè)量入射角和折射角,請(qǐng)?jiān)趫D中的 AB 分界面上畫(huà) 出這兩個(gè)角。(3用所測(cè)物理量計(jì)算折射率的公式 n=。解:(1 (2 (作圖略 (各 2分 (3 sinsinir(1分P10 . 07年上海虹口區(qū)教學(xué)質(zhì)量檢測(cè)三 17. (5分為驗(yàn)證小燈泡(可看成點(diǎn)光源光能 的球面散射規(guī)律并測(cè)定其發(fā)光效率, 有同學(xué)設(shè)計(jì)并進(jìn)行了如圖所示的實(shí)驗(yàn):將一個(gè) “ 6V8.0W ” 的小燈泡接入電路, 使之正常發(fā)光, 在燈泡燈絲的同一

9、水平面、 正對(duì)光線方向放一個(gè)測(cè)量光 強(qiáng)的儀器,以測(cè)定與光源間距為 d 時(shí)相應(yīng)的光強(qiáng)值 I ,共測(cè)得以下 9組數(shù)據(jù)(見(jiàn)下表 。然 后將表內(nèi)數(shù)據(jù)分別在 I-d , I -1/d 和 I -1/d 2坐標(biāo)平面內(nèi)作出如下數(shù)據(jù)點(diǎn),如圖(a (b (c 所 示。 (1據(jù)這三個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)圖,可以看出 I 與哪個(gè)量存在線性關(guān)系,因此可將 I 與 d 之間的數(shù)學(xué) 關(guān)系式表達(dá)為 ,其中的常數(shù) k 為 。(2在與光源等距的各點(diǎn),認(rèn)為光源向各方向發(fā)出的光強(qiáng)大小幾乎相等。依點(diǎn)光源光能向 周?chē)臻g 360°球面均勻散射的物理模型,寫(xiě)出光源的發(fā)光功率 P 0、光強(qiáng)值 I 及相應(yīng)的與光 源距離 d 之間的關(guān)系式 。 (

10、球面面積公式 S =4r 2(3根據(jù)以上條件,算出小電珠的電光轉(zhuǎn)換效率 = 。解:(7分 (1 I =k /d 2(2分 ; 3.75³10-2W (1分(2 P 0=4d 2I (2分 (3 5.9%(2分P 12. 06年江蘇連云港市最后模擬考試 12. (12分實(shí)驗(yàn)桌上有外形十分相似的發(fā)光二極 管和電容器各一只,它們的性能均正常?，F(xiàn)在用多用電表的歐姆擋,分別測(cè)量它們的正反向電阻。測(cè)量結(jié)果如下:測(cè)甲元件時(shí), R 正= 0.5k, R 反 =100k;測(cè)乙元件時(shí),開(kāi)始時(shí)指針偏轉(zhuǎn)到 0.5k ,接著讀數(shù)逐漸增加,最 后停在“”上。則甲、乙二個(gè)元件分別是 、 。 若想測(cè)量上述發(fā)光二極管

11、的發(fā)光效率, 某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn):將一個(gè)標(biāo)有 “ 0.5V 1W ”的發(fā)光二極管接入電路,使之正常發(fā)光,在發(fā)光二極管的同一水平面、正對(duì)光線方向放一個(gè)光強(qiáng)探頭,以測(cè)定與光源間距為 d 時(shí)相應(yīng)的光強(qiáng)值 I (單位面積上光的照射功率 。 實(shí)驗(yàn)測(cè)得數(shù)據(jù)如下表, 并用一數(shù)字圖象處理器將表內(nèi)數(shù)據(jù)分別在 I-d 、 I-d -1、 I-d -2坐標(biāo)平面內(nèi) 標(biāo)得如下數(shù)據(jù)點(diǎn),如圖乙所示。 根據(jù)圖中三個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)圖,可以將 I 與 d 之間的數(shù)學(xué)關(guān)系式寫(xiě)為 ,其中 的常量為 。 若把發(fā)光二極管看成點(diǎn)光源, 在與點(diǎn)光源等距離的各點(diǎn), 可以認(rèn)為光源向各個(gè)方向發(fā)出的 光強(qiáng)大小幾乎相等。 此時(shí), 我們可以建立一個(gè)點(diǎn)光源散射光的模型, 從而求出光源的發(fā)光功 率 P 0、光強(qiáng) I 及相應(yīng)的與光源距離 d 之間的關(guān)系式: