1、第7讲 光学实验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和折射角；根据折射定律计算出玻璃的折射率 3. 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作为界面，画一条线段作为入射光线，并过点画出界面的法线，如图所示。 把长方形的玻璃砖放在白纸上，使它的一个边跟对齐，然后画出玻璃砖的另一个边界。 在线段上竖直插上两枚大头针和。 在玻璃砖的一侧竖直插上一个大头针，用一只眼睛透过玻璃砖观察，使大头针能同时挡住大头针和的像。 接着还是在
2、玻璃砖一侧竖直插上大头针，使大头针能挡住大头针和大头针和的像。 移去玻璃砖和大头针，过和作直线与交于点，就是玻璃砖内折射光线的方向，为入射角，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，重复以上实验。算出不同入射角时的值，比较一下，看它们是否接近一个常数，求出几次实验中所测的平均值，这就是玻璃砖的折射率。5. 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
3、宜过大，过大则反射光较强，出射光较弱。【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作为界面，过上的一点画法线和一条线段作为入射光线，然后把玻璃砖放在白纸上使它们的长边跟对齐，画出玻璃砖的另一边。 在线段上竖直插上两枚大头针和，透过玻璃砖观察大头针的像，移动玻璃砖直到的像被挡住。然后在观察的这一侧插上大头针和，使挡住和的像，使挡住和、的像，记下和的位置。 移去大头针和玻璃砖，过、引一直线与直线交于，连接，则就是折射光线。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
4、作不正确的是：观察、的像时不能移动玻璃砖而应该移动眼睛视线。还需用：量角器【例2】某同学用半圆形玻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，在白纸上画一条线段表示入射光线。 把半圆形玻璃砖M放在白纸上，使其底边与轴重合。 用一束平行于纸面的激光从区域沿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。 在线段上竖直地插上两枚大头针、。 在坐标系的的区域内竖直地插上大头针，并使得从一侧向玻璃砖方向看去，能同时挡住观察和的视线。 移开玻璃砖，作连线，用圆规以O点为圆心画一个圆（如图中虚
5、线所示），此圆与线交点为B，与连线的交点为C。确定出B点到x轴、y轴的距离分别为、，C点到x轴、y轴的距离分别为、。 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 。 若实验中该同学在的区域内，从任何角度都无法透过玻璃砖看到、，其原因可能是： 。【答案】 沿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前，不慎碰了玻璃砖使它向方向平移了一些，如图（甲）所示，其后的操作都正确，但画光路图时，将折射点确定在和上，则测出的值将_。 乙同学为了避免笔尖接触光学面，画出的和都比实际侧面向外侧平移了一
6、些，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和上，则测出的值将_。 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、圆心在同一直线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心缓缓转动，同时在玻璃砖的直径边一侧观察、的像，且的像挡住的像。如此观察，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_。【答案】 玻璃砖直径边绕点转
7、过的角度，。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得，波长。已知双缝间距，再测出双缝到屏的距离和条纹间距，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
8、尺测出双缝到光屏的距离，用测量头测出相邻的两条亮（或暗）条纹间的距离。 利用表达式，求单色光的波长。 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。 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。 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，先测出条亮（或暗）条纹中心间的距离，则相邻两条亮（或暗）条纹间的距离。【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.
9、 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】 ABD【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、_、_、_、遮光筒、光屏。 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 （填数字代号）； 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2所示。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3所示。则：条纹的间距是 mm ； 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900mm ，则待测光的波长是 m （取三位有效数字）。【答案】 滤光片、单缝、双缝。 考本实验的原理：
