实验(一)测定玻璃的折射率.ppt

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1、第第3 3节实验节实验(一一)测定玻璃的折射率测定玻璃的折射率 (二二)用双缝干涉测光的波长用双缝干涉测光的波长一、一、实验实验“测测定玻璃的折射率定玻璃的折射率”(一一)实验实验目的目的测测定玻璃的折射率定玻璃的折射率(二二)实验实验器材器材木木板板、白白纸纸、图图钉钉、量量角角器器、三角板、三角板、铅铅笔笔(三三)实验实验原理原理折射率公式折射率公式n n .玻璃玻璃砖砖大大头针头针(1)(1)把白把白纸纸用用图钉钉图钉钉在木板上在木板上(2)(2)在在白白纸纸上上画画一一条条直直线线aaaa作作为为界界面面，画画一一条条线线段段AOAO作作为为 ，并，并过过O O点画出界面点画出界面aa

2、aa的法的法线线NNNN.(3)(3)把把长长方方形形的的玻玻璃璃砖砖放放在在白白纸纸上上，使使它它的的一一条条边边跟跟aaaa对齐对齐，并画出玻璃，并画出玻璃砖砖的另一个的另一个长边长边bbbb.(4)(4)在在AOAO线线段上段上竖竖直地插上两枚大直地插上两枚大头针头针P P1 1、P P2 2.入射光入射光线线(四四)实验步骤实验步骤(5)在在玻玻璃璃砖砖的的bb一一侧侧竖竖直直地地插插上上大大头头针针P3，用用眼眼睛睛观观察察调调整整视线视线要使要使P3能同能同时挡时挡住住 (6)同同样样地地在在玻玻璃璃砖砖的的bb一一侧侧再再竖竖直直地地插插上上大大头头针针P4，使使P4能能挡挡住住

3、P3本身和本身和P1、P2的像的像P1和和P2的像的像(7)记记下下P3、P4的的位位置置，移移去去玻玻璃璃砖砖和和大大头头针针，过过P3、P4引引直直线线OB与与bb交交于于O点点，连连接接OO，OO就就是是玻玻璃璃砖砖内内的的折折射射光光线线的的方方向向，入入射射角角1 ，折折射角射角2 .(8)用量角器量出入射角用量角器量出入射角1和折射角和折射角2的度数的度数(9)从从三三角角函函数数表表中中查查出出入入射射角角和和折折射射角角的的正正弦弦值值，记记入自己入自己设计设计的表格里的表格里(10)用用上上面面的的方方法法分分别别作作出出入入射射角角是是30、45、60时时的的折折射射角角，

4、查查出出入入射射角角和和折折射射角角的的正正弦弦值值，把把这这些些数数据也据也记记在表格里在表格里AONOON(1)(1)用用手手拿拿玻玻璃璃砖砖时时，手手只只能能接接触触玻玻璃璃砖砖的的毛毛面面或或棱棱，不不能能触触摸摸光光洁洁的的光光学学面面严严禁禁把把玻玻璃璃砖砖当当尺尺子子画画玻玻璃璃砖砖的的两两个个边边aaaa、bbbb.(2)(2)实验过实验过程中，玻璃程中，玻璃砖砖在在纸纸上的位置不可移上的位置不可移动动(3)(3)大大头头针针应应竖竖直直地地插插在在白白纸纸上上，且且玻玻璃璃砖砖每每一一侧侧的的两两枚枚大大头头针针P P1 1和和P P2 2间间、P P3 3和和P P4 4间

5、间的的距距离离应应 ，以以减少确定光路方向减少确定光路方向时时造成的造成的误误差差尽量大一些尽量大一些(五五)注意事项注意事项科目三考试 http:/ 科目3实际道路考试技巧、视频教程科目四考试 http:/ 科目四模拟考试题 C1科目四仿真考试(4)实实验验时时入入射射角角不不宜宜 ，否否则则会会使使入入射射角角和和折折射射角角的的值值偏偏小小，增增大大测测量量误误差差；入入射射角角也也不不宜宜 ，否否则则在在bb一一侧侧要要么么看看不不到到P1、P2的的虚虚像像，要要么么看看到到P1、P2的的像模糊不清，并且像模糊不清，并且变变粗，不便于粗，不便于 .(5)由由于于要要多多次次改改变变入入

6、射射角角的的大大小小重重复复实实验验，所所以以入入射射光光线线与出射光与出射光线线要一一要一一对应编对应编号，以免混乱号，以免混乱二、用双缝干涉测量光的波长二、用双缝干涉测量光的波长(一一)实验目的实验目的观观察干涉察干涉图样图样，测测定光的波定光的波长长过过小小过过大大插大插大头针头针P3、P4双双缝缝干干涉涉仪仪(包包括括光光具具座座、光光源源、滤滤光光片片、单单缝缝、双双缝缝、遮光筒、毛玻璃屏、遮光筒、毛玻璃屏、测测量量头头)、刻度尺、刻度尺(三三)实验原理实验原理双双缝缝干干涉涉中中相相邻邻两两条条明明(暗暗)条条纹纹间间的的距距离离x与与波波长长、双双缝间缝间距离距离d及双及双缝缝到

7、屏的距离到屏的距离L满满足足x .因因此此，只只要要测测出出x、d和和L，即即可可求求出出波波长长.(二二)实验器材实验器材(1)(1)观观察双察双缝缝干涉干涉图样图样将将光光源源、滤滤光光片片、单单缝缝、双双缝缝、遮遮光光筒筒、毛毛玻玻璃屏依次安放在光具座上，如璃屏依次安放在光具座上，如图图所示所示(四四)实验步骤实验步骤接好光源，打开开关，使灯接好光源，打开开关，使灯丝丝正常正常发发光光调调节节各各器器件件的的高高度度，使使光光源源灯灯丝丝发发出出的的光光能能沿沿轴轴线线到达光屏到达光屏安装双安装双缝缝，使双，使双缝缝与与单缝单缝的的缝缝 ，二者，二者间间距距 .观观察白光的干涉条察白光的

8、干涉条纹纹在在单单缝缝和和光光源源间间放放上上滤滤光光片片，观观察察单单色色光光的的干干涉涉条条纹纹(2)测测定定单单色光的波色光的波长长安装安装测测量量头头，调节调节至可清晰至可清晰观观察到干涉条察到干涉条纹纹平行平行510 cm使使分分划划板板中中心心刻刻线线对对齐齐某某条条亮亮条条纹纹的的中中央央，记记下下手手轮轮上上的的读读数数a1，转转动动手手轮轮，使使分分划划板板中中心心刻刻线线移移动动，记记下下移移动动的的条条纹纹数数n和和移移动动后后手手轮轮的的读读数数a2，a1与与a2之之差即差即n条亮条亮纹纹的的间间距距用刻度尺用刻度尺测测量量 (d是已知的是已知的)重复重复测测量、量、计

9、计算，求出波算，求出波长长的平均的平均值值换换用用不不同同滤滤光光片片，重重复复实实验验测测量量其其他他单单色色光光的的波波长长(五五)注意事项注意事项(1)安安装装器器材材时时，注注意意调调节节光光源源、滤滤光光片片、单单缝缝、双双缝缝的的中中心心均均在在遮遮光光筒筒的的 ，并并使使单单缝缝、双双缝缝 双双缝缝到光屏到光屏间间距离距离l中心中心轴线轴线上上平行且平行且竖竖直直(2)光源灯光源灯丝丝最好最好为线为线状灯状灯丝丝，并与，并与单缝单缝平行且靠近平行且靠近(3)调调节节的的基基本本依依据据是是：照照在在屏屏上上的的光光很很弱弱，主主要要原原因因是是灯灯丝丝与与单单缝缝、双双缝缝、测测

10、量量头头、遮遮光光筒筒不不共共轴轴所所致致，干涉条干涉条纹纹不清晰的主要原因是不清晰的主要原因是单缝单缝与双与双缝缝不平行不平行(4)光光波波波波长长很很短短，x、l的的测测量量对对波波长长的的影影响响很很大大，l用用毫毫米米刻刻度度尺尺测测量量，x利利用用测测量量头头测测量量可可测测多多条条亮亮纹纹间间距距再再求求x，采采用用多多次次测测量量求求的的平平均均值值法法，可可减减小小误误差差题型一：测定玻璃的折射率题型一：测定玻璃的折射率例例1 1 用用三三棱棱镜镜做做测测定定玻玻璃璃折折射射率率的的实实验验，先先在在白白纸纸上上放放好三棱好三棱镜镜，在棱，在棱镜镜的一的一侧侧插入两插入两枚大枚

11、大头针头针P P1 1和和P P2 2，然后在棱，然后在棱镜镜的的另一另一侧观侧观察，察，调调整整视线视线使使P P1 1的像的像被被P P2 2挡挡住，接着在眼睛所在的一住，接着在眼睛所在的一侧侧插插两两枚枚大大头头针针P P3 3、P P4 4，使使P P3 3挡挡住住P P1 1、P P2 2的的像像，P P4 4挡挡住住P P3 3和和P P1 1、P P2 2的的像像，在在纸纸上上标标出出的的大大头头针针位位置置和和三三棱棱镜镜轮轮廓廓如如图图所示所示(1)(1)在本在本题题的的图图上画出所需的光路上画出所需的光路(2)为为了了测测出出棱棱镜镜玻玻璃璃的的折折射射率率，需需要要测测量

12、量的的量量是是_，_，在，在图图上上标标出它出它们们(3)计计算折射率的公式是算折射率的公式是_【答案答案】见解析见解析例例2 2 用用双双缝缝干干涉涉测测光光的的波波长长，实实验验中中采采用用双双缝缝干干涉涉仪仪，它包括以下元件：它包括以下元件：A A白白炽炽灯灯 B B单缝单缝 C C光屏光屏 D D双双缝缝E E遮光筒遮光筒 F F滤滤光片光片 G G测测量量头头和目和目镜镜(其中双其中双缝缝和光屏和光屏连连在遮光筒上在遮光筒上)(1)(1)把把以以上上元元件件安安装装在在光光具具座座上上时时，正正确确的的排排列列顺顺序序是是：A A_(A A已写好已写好)(2)(2)正正确确调调节节后

13、后，在在屏屏上上观观察察到到红红光光的的干干涉涉条条纹纹，用用测测量量头头测测出出1010条条红红亮亮纹纹间间的的距距离离为为a a，改改用用绿绿色色滤滤光光片片，其其他他条条件件不不变变，用用测测量量头头测测出出1010条条绿绿亮亮纹纹间间的的距距离离为为b b，则则一一定有定有a a_b b(填填“大于大于”、“小于小于”或或“等于等于”)题型二：利用双缝干涉测定光的波长题型二：利用双缝干涉测定光的波长(3)在在双双缝缝干干涉涉实实验验中中，滤滤光光片片的的作作用用是是_，单缝单缝的作用是的作用是_，双，双缝缝的作用是的作用是_.(4)将将双双缝缝干干涉涉实实验验仪仪按按要要求求安安装装在

14、在光光具具座座上上(如如图图甲甲)，并并选选用用缝缝间间距距d0.2 mm的的双双缝缝屏屏从从仪仪器器注注明明的的规规格格可可知知，像像屏屏与与双双缝缝屏屏间间的的距距离离L700 mm.然然后后，接接通通电电源源使使光光源源正正常常工工作作已已知知测测量量头头主主尺尺的的最最小小刻刻度度是是毫毫米米，副副尺尺上上有有50分分度度某某同同学学调调整整手手轮轮后后，从从测测量量头头的的目目镜镜看看去去，第第1次次映映入入眼眼帘帘的的干干涉涉条条纹纹如如图图乙乙(a)所所示示，图图乙乙(a)中中的的数数字字是是该该同同学学给给各各暗暗纹纹的的编编号号，此此时时图图乙乙(b)中中游游标标尺尺上上的的

15、读读数数x11.16 mm；接接着着再再转转动动手手轮轮，映映入入眼眼帘帘的的干干涉涉条条纹纹如如图图丙丙(a)所所示示，此此时时图图丙丙(b)中游中游标标尺上的尺上的读读数数x2_.(5)利用上述利用上述测测量量结结果，果，经计经计算可得两个相算可得两个相邻邻明明纹纹(或暗或暗纹纹)间间的距离的距离x_mm；这这种色光的波种色光的波长长_nm.【答案答案】(1)FBDECG(2)大于大于(3)获得单色光形成线获得单色光形成线光源形成相干光源光源形成相干光源(4)15.02 mm(5)2.316.61021在用插在用插针针法法测测定玻璃定玻璃砖砖的折射率的的折射率的实验实验中，甲、乙、中，甲、

16、乙、丙三位同学在丙三位同学在纸纸上画出的界面上画出的界面aa、bb与玻璃与玻璃砖砖位置的位置的关系分关系分别别如如图实图实、和和所示，其中甲、丙两同学用所示，其中甲、丙两同学用的是矩形玻璃的是矩形玻璃砖砖，乙同学用的是梯形玻璃，乙同学用的是梯形玻璃砖砖他他们们的其的其他操作均正确，且均以他操作均正确，且均以aa、bb为为界面画光路界面画光路图图(1)甲甲同同学学测测得得的的折折射射率率与与真真实实值值相相比比 填填“偏偏大大”“偏小偏小”或或“不不变变”)(2)乙乙同同学学测测得得的的折折射射率率与与真真实实值值相相比比 (填填“偏偏大大”“偏小偏小”或或“不不变变”)(3)丙同学丙同学测测得

17、的折射率与真得的折射率与真实值实值相比相比 偏小偏小不不变变可能偏大、可能偏大、可能偏小、可能不可能偏小、可能不变变【解析解析】用图用图测定折射率时，玻璃中折射光线偏折大测定折射率时，玻璃中折射光线偏折大了，所以折射角增大，折射率减小；用图了，所以折射角增大，折射率减小；用图测折射率时，测折射率时，只要操作正确，与玻璃砖形状无关；用图只要操作正确，与玻璃砖形状无关；用图测折射率时，测折射率时，无法确定折射光线偏折的大小，所以测得的折射率可大、无法确定折射光线偏折的大小，所以测得的折射率可大、可能偏小、可能不变可能偏小、可能不变*2.某某同同学学在在做做测测玻玻璃璃折折射射率率的的实实验验中中，

18、使使用用的的是是半半圆圆形玻璃形玻璃砖砖，P1、P2、P3、P4是是按按顺顺序插在序插在软软木板上的大木板上的大头针头针，如如图图所示下述关于所示下述关于实验实验操作操作中的做法，正确的是中的做法，正确的是()A若若任任意意选选取取P1、P2连连线线的的方方向向和和入入射射点点A的的位位置置，都都可可以以在在圆圆弧弧右右侧侧适适当当位位置置处处插插上上第第三三个个大大头头针针，使使其同其同时挡时挡住住P1、P2的像的像B如如果果入入射射点点A恰恰在在玻玻璃璃砖砖圆圆心心处处，可可不不使使用用大大头头针针P4C可可以以用用P1、P2连连线线作作为为入入射射光光线线，也也可可以以用用P4、P3连线

19、连线作作为为入射光入射光线线D为为减减小小误误差差，P1、P2间间距距和和P3、P4间间距距应应适适当当大大一一些些BCD3现现有有毛毛玻玻璃璃屏屏A、双双缝缝B、白白光光光光源源C、单单缝缝D和和透透红红光光的的滤滤光光片片E等等光光学学元元件件，要要把把它它们们放放在在图图所所示示的的光光具座上具座上组组装成双装成双缝缝干涉装置，用来干涉装置，用来测测量量红红光的波光的波长长(1)将将白白光光光光源源C放放在在光光具具座座最最左左端端，依依次次放放置置其其他他光光学学元元件件，由由左左至至右右，表表示示各各光光学学元元件件的的字字母母排排列列顺顺序序应为应为C、A.E、D、B(2)本本实验

20、实验的步的步骤骤有：有：取取下下遮遮光光筒筒左左侧侧的的元元件件，调调节节光光源源高高度度，使使光光束束能能直直接沿遮光筒接沿遮光筒轴线轴线把屏照亮；把屏照亮；按按合合理理顺顺序序在在光光具具座座上上放放置置各各光光学学元元件件，并并使使各各元元件件的中心位于遮光筒的的中心位于遮光筒的轴线轴线上；上；用刻度尺用刻度尺测测量双量双缝缝到屏的距离；到屏的距离；用用测测量量头头(其其读读数数方方法法同同螺螺旋旋测测微微器器)测测量量数数条条亮亮纹纹间间的的距离距离在操作步在操作步骤骤时还应时还应注意注意 和和 单缝单缝和双和双缝间缝间距距510 cm使使单缝单缝与双与双缝缝相互平行相互平行(3)将将

21、测测量量头头的分划板中心的分划板中心刻刻线线与某亮与某亮纹纹中心中心对齐对齐，将将该该亮亮纹纹定定为为第第1条亮条亮纹纹，此此时时手手轮轮上上的的示示数数如如图图甲甲所所示示然然后后同同方方向向转转动动测测量量头头，使使分分划划板板中中心心刻刻线线与与第第6条条亮亮纹纹中中心心对对齐齐，记记下下此此时图时图乙中手乙中手轮轮上的示数上的示数 mm，求得相，求得相邻邻亮亮纹纹的的间间距距x为为 mm.(4)已知双已知双缝间缝间距距d2.0104 m，测测得双得双缝缝到屏的到屏的距距离离l为为0.700 m，由由计计算算式式 ，求求得得所所测测红红光光波波长为长为 nm.13.8702.3106.6

22、102【巩固基础巩固基础】1用两面平行的玻璃用两面平行的玻璃砖测砖测定玻定玻璃的折射率的璃的折射率的实验实验中，已画好中，已画好玻璃玻璃砖砖界面界面aa和和bb，不慎将，不慎将玻玻璃璃砖砖向向上上平平移移了了一一些些，放放在在图图所所示示的的位位置置上上，而而实实验验中其他操作均正确，中其他操作均正确，测测得的折射率将得的折射率将()A偏大偏大 B偏小偏小 C不不变变 D无法确定无法确定C【解析解析】经过玻璃砖的光路如图中实线所示，由于经过玻璃砖的光路如图中实线所示，由于所作的玻璃砖分界线不是实际的分界线，如图中虚所作的玻璃砖分界线不是实际的分界线，如图中虚线所示，由几何知识可知，测出的折射角

23、与正确值线所示，由几何知识可知，测出的折射角与正确值相同相同*2某某同同学学在在做做双双缝缝干干涉涉实实验验时时，按按要要求求安安装装好好实实验验装装置置，在在光光屏屏上上却却观观察察不不到到干干涉涉图图样样，这这可可能能是是因因为为()A光源光源发发出的光束太出的光束太强强B单缝单缝与双与双缝缝不平行不平行C没有安装没有安装滤滤光片光片 D光光束束的的中中央央轴轴线线与与遮遮光光筒筒的的轴轴线线不不重重合合，相相差差较较大大BD【解解析析】安安装装干干涉涉仪仪要要注注意意：光光束束的的中中央央轴轴线线与与遮遮光光筒筒的的轴轴线线重重合合，光光源源与与光光屏屏正正面面相相对对，滤滤光光片片、单

24、单缝缝、双双缝缝要要处处在在同同一一高高度度，中中心心位位置置在在遮遮光光筒筒轴轴线线上上，单单缝缝与与双双缝缝要要相相互互平平行行，光光源源发发出出的的光光束束不不能能太太暗暗，综综上上所所述述，应应选选B、D.*3关关于于双双缝缝干干涉涉测测光光的的波波长长实实验验，下下列列说说法法正正确确的是的是()A滤滤光片放在光片放在单缝单缝与双与双缝缝之之间间B测测量量x时时，分划板刻，分划板刻线应竖线应竖直直C从第从第1条到第条到第n条亮条亮纹纹中央距离中央距离为为a，则则相相邻邻亮亮条条纹间纹间距距为为xD换换用用不不同同滤滤光光片片后后应应调调节节单单、双双缝缝间间距距才才能能看看到到干涉条

25、干涉条纹纹AC【解析解析】滤光片可放在单缝和光源之间，也可放在单缝滤光片可放在单缝和光源之间，也可放在单缝与双缝之间，与双缝之间，A正确测正确测x时，分划板刻线要与双缝平时，分划板刻线要与双缝平行，如果双缝是水平放置的，则分划板刻线也应在水平行，如果双缝是水平放置的，则分划板刻线也应在水平方向换不同滤光片后，不要做任何调节，都能在光屏方向换不同滤光片后，不要做任何调节，都能在光屏上看到不同颜色的干涉条纹综上所述上看到不同颜色的干涉条纹综上所述C正确正确4如如图图所示，在所示，在“用双用双缝缝干涉干涉测测光的波光的波长长”实验实验中，光中，光具座上放置的光学元件依次具座上放置的光学元件依次为为光

26、源、光源、遮光筒、遮光筒、光屏光屏对对于某种于某种单单色光，色光，为为增加相增加相邻邻亮亮纹纹(暗暗纹纹)间间的距离，可采取的距离，可采取 或或 的的方法方法滤滤光片光片单缝单缝双双缝缝增大双增大双缝缝到光屏的距离到光屏的距离减小双减小双缝间缝间距离距离【提升能力提升能力】5某某实实验验小小组组的的同同学学们们要要利利用用下下述述器器材材测测定定光光在在透透明明的的有有机机玻玻璃璃中中的的传传播播速速度度：矩矩形形有有机机玻玻璃璃条条(长长约约40 cm)、秒秒表表、平平行行光光光光源源、刻刻度度尺尺、三三角角板板、木木板板、白白纸纸和和大大头头针针已已知知真真空空中中的的光光速速是是c3.0

27、0108 m/s.(1)上述器材中不需要的两种器材是上述器材中不需要的两种器材是 、秒表秒表刻度尺刻度尺(2)如如图图所示是他所示是他们们用插用插针针法法测测得光通得光通过过有机玻璃条的有机玻璃条的光路光路图图，在空气和有机玻璃的界面上，在空气和有机玻璃的界面上，AO是入射光是入射光线线，OB是折射光是折射光线线，作出法，作出法线线ON，取，取OAOB，作，作AE垂垂直于直于ON交交ON于于E，BF垂直于垂直于ON交交ON于于F.他他们们需要需要测测量的物理量是量的物理量是 ，计计算光速的公式是算光速的公式是 有机玻璃的拆射率有机玻璃的拆射率n(2)某同学由于没有量角器，他在完成了某同学由于没有量角器，他在完成了光路光路图图以后，以以后，以O点点为圆为圆心，心，10.00 cm长长为为半径画半径画圆圆，分，分别别交交线线段段OA于于A点，交点，交OO连线连线延延长线长线于于C点，点，过过A点作法点作法线线NN的垂的垂线线AB交交NN于于B点，点，过过C点作点作法法线线NN的垂的垂线线CD交交NN于于D点，如点，如图图所示，用刻度尺所示，用刻度尺测测得得OB8.00 cm，CD4.00 cm.由此可得出玻璃的折射率由此可得出玻璃的折射率n .1.50