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1、第 7 讲光学实验7.1 测玻璃的折射率知识点睛1. 实验目的测定玻璃的折射率。2. 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nsin isin r3. 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。4. 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，使它的一个边跟aa 对齐，然后画出玻璃砖的另一个边界bb 。在 AO 线段上竖直插上两枚
2、大头针P1 和 P2 。在玻璃砖的 bb 一侧竖直插上一个大头针P3，用一只眼睛透过玻璃砖观察，使大头针P3 能同时挡住大头针P1和 P2 的像。接着还是在玻璃砖 bb 一侧竖直插上大头针P4 ，使大头针 P4 能挡住大头针P3 和大头针 P1 和 P2的像。移去玻璃砖和大头针， 过 P3 和 P4 作直线与 bb 交于 O 点，OO 就是玻璃砖内折射光线的方向，i 为入射角， r 为折射角，用量角器量出入射角和折射角的度数。改变入射角 i ，重复以上实验。算出不同入射角时sin i 的值，比较一下，看它们是否接近一sin r个常数，求出几次实验中所测sin i的平均值，这就是玻璃砖的折射率。
3、sin r5. 重要注意事项 玻璃砖要厚。入射角应在30到 60之间。大头针的间距应较大些。玻璃砖的折射面要画准。大头针要插得竖直。6. 误差及分析 为了准确测量入射光线、出射光线，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。例题精讲【例 1】某同学用两面平行的玻璃砖做测定玻璃折射率的实验，步骤如下：用图钉把白纸钉在平木板上，在白纸上画一条直线aa 作为界面，过aa 上的一点 O 画法线和一条线段 OA 作为入射光线， 然后把玻璃砖放在白纸上使它们的长边跟aa 对齐，画出玻璃砖的另一边 bb 。在线段
4、 AO 上竖直插上两枚大头针P1 和 P2 ，透过玻璃砖观察大头针的像，移动玻璃砖直到P1的像被P2挡住。然后在观察的这一侧插上大头针P3和P4，使P3PP2的像， 使P4挡住挡住 1 和P3 和 P1 、 P2 的像，记下 P3 和 P4的位置。移去大头针和玻璃砖，过P3 、 P4 引一直线 O B 与直线 bb 交于 O ，连接 OO ，则 OO 就是折射光线。上述操作中不正确的是 _ 。实验获得入射光线和折射光线后还需用什么器材、资料才能求出折射率_ 。【答案】 所以本例中操作不正确的是：观察P 、 P 的像时不能移动玻璃砖而应该移动眼睛视线。12还需用：量角器【例 2】某同学用半圆形玻
5、璃砖测定玻璃的折射率（如图所示）。实验的主要过程如下：把白纸用图钉钉在木板上，在白纸上作出直角坐标系xOy ，在白纸上画一条线段AO 表示入射光线。把半圆形玻璃砖M 放在白纸上， 使其底边aa 与 Ox 轴重合。用一束平行于纸面的激光从y 0 区域沿 y 轴负方向射向玻璃砖，并沿x 轴方向调整玻璃砖的位置，使这束激光从玻璃砖底面射出后，仍沿y 轴负方向传播。在 AO 线段上竖直地插上两枚大头针P1 、 P2 。在坐标系的y 0 的区域内竖直地插上大头针P3，并使得从 P3 一侧向玻璃砖方向看去，P3能同时挡住观察1 和P2的视线。P移开玻璃砖，作OP3 连线，用圆规以O 点为圆心画一个圆（如图
6、中虚线所示），此圆与 AO 线交点为B，与 OP3连线的交点为C。确定出 B 点到 x 轴、 y 轴的距离分别为1、y1 ， C 点到 x 轴、 y 轴的距离分别为x2 、2 。xy根据上述所确定出的B、C 两点到两坐标轴的距离，可知此玻璃折射率测量值的表达式为 n。若实验中该同学在y 0 的区域内， 从任何角度都无法透过玻璃砖看到P1 、 P2 ，其原因可能是：。【答案】y2 / y1 沿 P1 P2 方向的入射光线在玻璃砖底边的界面上发生了全反射。【例 3】在做测定玻璃折射率的实验时：甲同学在纸上正确画出玻璃砖的界面ab 前，不慎碰了玻璃砖使它向ab 方向平移了一些， 如图（甲）所示，其后
7、的操作都正确，但画光路图时，将折射点确定在ab 和 cd 上，则测出的n 值将 _ 。画出的 ab 和 cd 都比实际侧面向外侧平移了一些，乙同学为了避免笔尖接触光学面，如图（乙）所示，以后的操作均正确，画光路图时将入射点和折线点都确定在ab 和 cd 上，则测出的 n 值将 _ 。丙同学在操作和作图时均无失误，但所用玻璃砖的两个界面明显不平行，这时测出的n 值将_ 。【解析】 不变 变小 无影响【例 4】某同学用大头针、三角板、量角器等器材测量半圆形玻璃砖的折射率，开始玻璃砖的位置如图中实线所示。使大头针P 、 P 、圆心 O 在同一直12线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心
8、缓缓转动，同时在玻璃砖的直径边一侧观察P 、 P 的像，且 P 的像挡住 P 的像。如1221此观察，当玻璃砖转到图中虚线位置时，上述现象恰好消失，此时只需测量出 _ ，即可计算出玻璃砖的折射率，请用你的方法表示出折射率n_ 。【答案】 玻璃砖直径边绕O 点转过的角度，1。sin7.2 双缝干涉测光的波长知识点睛1. 实验目的了解光波产生稳定干涉现象的条件；观察双缝干涉图样；测定单色光的波长。2. 实验原理据双缝干涉条纹间距xL得，波长dd ，再测出双缝到屏的距离L 和条dx 。已知双缝间距L纹间距x ，就可以求得光波的波长。3. 实验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
9、成，如图所示，各部分元件包括光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏。4. 实验步骤 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。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。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。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 。利用表达式dx ，求单色光的波长。L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。5. 注意事项放置单缝和双缝时，必须使缝平行，并且双缝和单缝间的距离约为5 : 10cm 。要保证
10、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。测量头的中心刻线要对应着亮（或暗）条纹的中心。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 xa。n1例题精讲【例 5】利用图中装置研究双缝干涉现象时，有下面几种说法, 其中正确的是A. 将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄B. 将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽C. 将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽D. 换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄E. 去掉滤光片后，干涉现象消失【答案】 A BD【例 6】如图 1 所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为光源、 _、_、_ 、如果将灯泡换成激光光源，该实验照样可以完成，这时可以去掉的部件是字代号）；转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1 条亮纹，读下手轮的读数如图继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第10 条亮纹，读下手轮的读数如图条纹的间距是mm ；（填数2 所示。3 所示。则：如果已经量得双缝的间距是0. 30mm 、双缝和光屏之间的距离是波长是m （取三位有效数字） 。900mm，则待测光的【答案】 滤光片、单缝、双缝。x14.4901.610mm90.30考本实验的原理：1.610=5.37 10 7 m900