高中物理选修34实验操作及试题.docx

物理选修3-4实验

实验1.测得玻璃的折射率

【知识要点】

一、实验目的

1．测定玻璃的折射率．2．学会用插针法确定光路．二、实验原理

2 sinθ如图所示，当光线AO1以一定的入射角θ1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO1对应的出射光线O2

2 sinθ

折射光线OO

和折射角θ

sinθ1或n＝PN算出玻璃的折

1 2

射率．

，再根据n＝

2

QN′

三、实验器材玻璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器(或圆规)、三角板、铅笔．

四、实验步骤

如图所示，把白纸铺在木板上．

在白纸上画一直线aa′作为界面，过aa′上的一点O画出界面的法线NN′，并画一条线段AO作为入射光线．

把长方形玻璃砖放在白纸上，并使其长边与aa′重合，再用直尺画出玻璃砖的另一边bb′.

1 2在线段AO上竖直地插上两枚大头针P、P

1 2

3 4 3 1 2 4 3 1 2从玻璃砖bb′一侧透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线的方向直到P1的像被P2的像挡住．再在bb′一侧插上两枚大头针P、P，使P能挡住P、P的像，P能挡住P本身及P、P

3 4 3 1 2 4 3 1 2

1 2 3 4移去玻璃砖，在拔掉P、P、P、P

1 2 3 4

3 4的位置，过P、P作直线O′B交bb′于O′.连接O、O′，OO′就是玻璃砖内折射光线的方向．∠

3 4

为入射角，∠O′ON′为折射角．7．改变入射角，重复实验．五、数据处理

2 1计算法：用量角器测量入射角θ1和折射角θ，并查出其正弦值sin

2 1

和sinθ.

sinθ1，并取平均值．

22算出不同入射角时的sinθ

2

1 2 1 2作sinθ－sinθ图象：改变不同的入射角θ，测出不同的折射角θ

1 2 1 2

作sinθ－sinθ图象，由n＝sinθ1可知图象应为直线，

1 2 sinθ2

如图实－13－3所示，其斜率为折射率． 图实－13－3

1 2“单位圆法”确定sinθ、sinθ，计算折射率n.以入射点O为圆心，以一定长度R为半径画圆，交入射光线OA于E点，交折射光线OO′于E′点，过E作NN′的垂线EH，过E′作NN′的垂线E′H′.如图实－13－4所示，sinθ

1 2

1

EH E′H′ sinθ1 EH

＝OE，sinθ2＝OE′，OE＝OE′＝R，则n＝sinθ＝E′H′.只要用刻度尺测出EH、E′H′的长度就可以求出

2

n.

实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变．

玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5cm以上，若宽度太小，则测量误差较大．七、误差分析

入射光线、出射光线确定的准确性造成误差，故入射侧、出射侧所插两枚大头针间距应大一

些．

入射角和折射角的测量造成误差，故入射角应适当大些，以减小测量的相对误差．八、实验改进

本实验可用半圆形玻璃砖代替长方形玻璃砖，做法如下：

在平铺的白纸上垂直纸面插大头针P、P，确定入射光线，并让入射光线

1 2

过圆心O，在玻璃砖另一侧垂直纸面插大头针P，使P挡住P、P的像，连

3 3 1 2

AB

sinθ

OB AB

2接OP3，作光路图如图所示．则折射率n＝sinθ1＝CD＝CD.

2

OC

【考点突破】

问题1.如图所示是上下两个面彼此平行的玻璃砖，两个面

之间的距离为h。一束光线以入射角i从上表面的O点入射，从 A

1P N

1

下表面的Oˊ点射出。 P

2 i a′

证明入射玻璃砖的光线和出射的光线平行 a

O

证明侧移量随入射角的增大而增大。

N′

由图示可知能够确定入射角和折射角，因此可以测定 b b′

P玻璃的折射率，怎样确定入射光线？怎样确定折射光线？（插 E r

P

3

4 B针法）

4 B

实验过程中，角度的测量会带来误差，实验时入射角度大一些好还是小一些好？

实验的过程中入射角和折射角不一定是特殊角，计算角度的正弦值有很大的难度。你怎样解决这个问题？

只使用一次测量数据会给实验结果带来很大的误差，某位同学多次测量入射角α和折射角β，做出了如图所示的图像。图像中斜率表示什么意思？

某同学用插针法测定玻璃砖的折射率，他的实验方法和操作步骤正

确无误。但他处理实验记录时发现玻璃砖的两个光学面aa’与bb’不平行，如图所示：则（ ）

A．PP与PP两条直线平行

A

12 34

B．PP与PP两条直线不平行

B

12 34

C．他测出的折射率偏大D．他测出的折射率不受影响