高中物理光学实验

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1、光学实验一、测定玻璃砖的折射率 【实验目的】：测定玻璃的折射率。【实验原理】：用插针法确定光路，找出和入射线相应的折射线；用量角器测出入射角i和折射角r；根据折射定律计算出玻璃的折射率n= 。【实验器材】：玻璃砖、白纸三张、木板、大头针四枚、图钉四枚、量角器、三角板（或直尺）、铅笔。【实验步骤】：把白纸用图钉钉在木板上。在白纸上画一条直线aa作为界面，画一条线段AO作为入射光线，并过O点画出界面aa的法线NN，如图所示。把长方形的玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边跟aa对齐，并画出玻璃砖的另一个长边bb。在AO线段上竖直地插上两枚大头针P1和P2。在玻璃砖的bb一侧竖直地插上大头针P3，用眼睛观

2、察调整视线，要使P3能同时挡住P1和P2的像。同样地在玻璃砖的bb一侧再竖直地插上大头针P4，使P4能挡住P3本身和P1与P2的像。记下P3和P4的位置，移去玻璃砖和大头针，过P3和P4引直线OB与bb交于O点，连接O与O，OO就是玻璃砖内的折射光线的方向，入射角i=AON，折射角r=OON。用量角器量出入射角i和折射角r的度数。从三角函数表中查出入射角和折射角的正弦值，记入自己设计的表格里。用上面的方法分别求出入射角是30，45，60时的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，把这些数据记在表格里。【数据处理】算出不同入射角时的值，求出几次实验中所测的平均值【注意事项】：1玻璃砖应选用厚度、宽度

3、较大的2大头针要插得竖直，且间隔要大些3入射角不宜过大或过小，一般在1575之间4玻璃砖的折射面要画准，不能用玻璃砖界面代替直尺画界线5实验过程中，玻璃砖和白纸的相对位置不能改变【误差及分析】：入射光线、出射光线确定的准确性，要求入射侧、出射侧所插两枚大头针间距宜大点。测量入射角与折射角时的相对误差，故入射角不宜过小。入射角也不宜过大，过大则反射光较强，出射光较弱。例1在用插针法测定玻璃砖的折射率的实验中，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实18、和所示，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

4、路图图实18(1)甲同学测得的折射率与真实值相比_(填“偏大”“偏小”或“不变”)(2)乙同学测得的折射率与真实值相比_(填“偏大”“偏小”或“不变”)(3)丙同学测得的折射率与真实值相比_解析：用图测定折射率时，玻璃中折射光线偏折大了，所以折射角增大，折射率减小；用图测折射率时，只要操作正确，与玻璃砖形状无关；用图测折射率时，无法确定折射光线偏折的大小，所以测得的折射率可大、可小、可不变答案：(1)偏小(2)不变(3)可能偏大、可能偏小、可能不变例2在用插针法测定玻璃的折射率的实验中，某同学操作步骤如下：用图钉将记录光路的白纸固定在平板上；手拿玻璃砖的毛面或棱，将其轻放在白纸上；用铅笔环绕玻

5、璃砖画出边界aa和bb；在aa上选择一点O，作为不同入射角的入射光线的共同入射点，画出入射角1分别为0、30、45的入射光线；用“插针法”分别得到各条入射光线的出射光线，观察时着重看大头针针帽是否在一条直线上，取下玻璃砖、大头针，连接各针孔，发现所画折射光线中有两条相交，量出各个折射角2；按公式分别计算，取三个值的算术平均值(1)以上步骤中有错误或不妥之处的是_；(2)应改正为_.解析：(1)有错误或不妥之处的是.(2)中应先画出一条直线，把玻璃砖的一边与其重合，再使直尺与玻璃砖的界面对齐，移开玻璃砖后再画边界线；中入射角要取0以外的三组数据；中大头针要竖直插牢，观察时看针脚是否在同一条直线上

6、 答案：见解析例3.一块玻璃砖有两个相互平行的表面，其中一个表面是镀银的(光线不能通过此表面)现要测定此玻璃的折射率给定的器材还有：白纸、铅笔、大头针4枚(P1、P2、P3、P4)、带有刻度的直角三角板、量角器实验时，先将玻璃砖放到白纸上，使上述两个相互平行的表面与纸面垂直在纸上画出直线aa和bb，aa表示镀银的玻璃表面，bb表示另一表面，如图实19所示然后，在白纸上竖直插上两枚大头针P1、P2(位置如图)用P1、P2的连线表示入射光线(1)为了测量折射率，应如何正确使用大头针P3、P4?_.(试在图实19中标出P3、P4的位置)(2)然后移去玻璃砖与大头针试在图实19中通过作图的方法标出光线

7、从空气到玻璃中的入射角1与折射角2.简要写出作图步骤_.(3)写出用1、2表示的折射率公式为n_.解析：(1)在bb一侧观察P1、P2(经bb折射、aa反射，再经bb折射后)的像，在适当的位置插上P3，使得P3与P1、P2的像在一条直线上，即让P3挡住P1、P2的像；再插上P4，让它挡住P2及P1的像和P3.P3、P4的位置如图所示(2)过P1、P2作直线与bb交于O；过P3、P4作直线与bb交于O；利用刻度尺找到OO的中点M；过O点作bb的垂线CD，过M点作bb的垂线与aa相交于N，如图所示，连接ON；P1OD1，CON2.(3)由折射率的定义可得n.答案：(1)(2)见解析(3)二、用双缝

8、干涉测光的波长(一)目的了解光波产生稳定的干涉现象的条件；观察双缝干涉图样；测定单色光的波长。(二)原理据双缝干涉条纹间距得，波长。已知双缝间距d，再测出双缝到屏的距离L和条纹间距x，就可以求得光波的波长。(三)器材实验装置采用双缝干涉仪，它由各部分光学元件在光具座上组成，如图实18-1所示，各部分元件包括光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏。光源滤光片单缝双缝遮光筒屏图实18-1(四)步骤1.将光源和遮光筒安装在光具座上,调整光源的位置,使光源发出的光能平行地进入遮光筒并照亮光屏.2.放置单缝和双缝,使缝相互平行,调整各部件的间距,观察白光的双缝干涉图样.3.在光源和单缝间放置滤光片,使单一颜色的光通过后观察单色光的双缝干涉图样.4.用米尺测出双缝到光屏的距离L,用测量头测出相邻的两条亮(或暗)条纹间的距离x.5.利用表达式,求单色光的波长.6.换用不同颜色的滤光片,观察干涉图样的异同,并求出相应的波长.(五)注意事项1.放置单缝和双缝时,必须使缝平行,并且双缝和单缝间的距离约为510cm.2.要保证光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒和光屏的中心在同一条轴线上。3.测量头的中心刻线要对应着亮(或暗)条纹的中心.4.为减小实验误差,先测出n条亮(或暗)条纹中心间的距离a,则相邻两条亮(或暗)条纹间的距离.