一、 用途
我公司按教育部新課標和全國各種版本的初衷物理新教材的要求,獨立設計和生產(chǎn)了光的傳播、反射、折射實驗器,該實驗器可以完成以下實驗。
(1) 光在玻璃棒中的傳播
(2) 光的平面鏡反射
(3) 驗證光的折射定律
(4) 測定水的折射率
(5) 光折射的臨界角
(6) 光在反射和折射中的光路可逆
二、 結(jié)構(gòu)特點
該儀器由區(qū)縣透明玻璃管、pvc平面鏡、半面水槽、圓型角度盤、激光筆、磁吸激光筆套(帶擴束鏡)、支架等組成。實驗時利用透明玻璃管、PVC平面鏡、水喝空氣做透明介質(zhì),來進行光的傳播、反射。折射的實驗。激光光源可在豎直面內(nèi),饒角度盤中心360°的任意旋轉(zhuǎn)并且可以再任意角度上停留,實驗時操作簡單,效果明顯,是新教材的比配儀器。
三、 使用方法
1、 光在玻璃棒中的傳播
用半導體激光光源對準之字形的玻璃棒,可觀察奧光從玻璃棒的另一頭出來,說明光能在透明物體中傳播。
2、 光的平面鏡反射
在角度盤的水平槽中插入PVC平面鏡,將激光光源旋放在角度盤左上方,并將光線對準角度盤刻度中心,這時在 角度盤的右上方會出現(xiàn)一條反射光線,改變?nèi)肷浣堑慕嵌?,仔細觀察反射角,通過實驗幾次后可以得出。反射光線與入射光線、法線處于同一平面內(nèi),反射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè);反射角等于入射角,這就是光的反射定律。
將激光光源放在角度盤左面時,反射光線在右,并記住角度再將激光光源選房在角度盤右面,按原反射角度入射,這時反射光線則按原入射光線的角度反射,該實驗表明,在光的反射現(xiàn)象中,光路是可逆的。
3、 驗證光的折射定律
首先說明一下,一般說來,光從第1種介質(zhì)射到它與第2種介質(zhì)的分界時,一部分光會返回到第1種介質(zhì),這個現(xiàn)象叫作光的反射;另一部分光會進入第2種介質(zhì),這個現(xiàn)象叫做光的折射。
將PVC平面鏡取下,裝上半圓形透明水槽,在水槽中注入清水,水面與角度盤上的90°線齊平,按上述方法進行,讓光從空氣入射到水中,這時觀察光路,可以得出入射線與折射線位于法線的兩側(cè),且入射角θ1>折射角θ2,改變?nèi)肷浣嵌圈?,重復幾次實驗從而可以得出:光線從空氣入射到水中時,入射角θ1>折射角θ2,并通過計算可知道sinθ1/sinθ2=n12(常數(shù)),即入射角的正弦與折射角的正弦成正比。旋轉(zhuǎn)光源從水槽的左下方,讓光從水中入射到空氣中,重復上述實驗可以知道,光線從水中入射到空氣時,入射角θ1<折射角θ2,同時也符合入射角的正弦與折射角的正弦成正比的規(guī)律。兩實驗最終表明,折射線和入射線總是分別位于法線的兩側(cè),入射線、折射線和法線在同一平面上,光從空氣斜射入
另一種介質(zhì)時,折射角小于入射角;光從另一種介質(zhì)斜射入空氣時,折射角大于入射角;當入射角增大,折射角也隨著增大。當入射角等于0°時,折射角也等于0°。
當激光光源在左上面時,折射光線在右下方,記住入射角和折射角的角度,再將激光光源放在右下方,按前折射角的角度入射光線,這時觀察折射光線的角度,正好是剛才入射角的角度,上面的實驗表明,在光的折射現(xiàn)象中,光路也是可逆的。
4、 測出水的折射率n
按3的方法測出入射角與折射角的大小,連續(xù)測幾次記錄在表中(光線從空氣入射到水中)
實驗次數(shù) 入射角θ1 折射角θ2 折射率n12
1
2
3
并按公式sinθ1/sinθ2=n12,求出n12,取平均值,該值即為水的折射率。
5、 光折射的臨界角
臨界角定義:折射角等于90°時的入射角叫做臨界角,通常用C表示
按3方法:放激光光源旋放在右下方,使入射光對準角度盤的中心,即產(chǎn)生折射光線,沿半圓形柱面移動光源,改變?nèi)肷浣堑拇笮?,這時折射角也改變,當入射角增大到某一值時,折射角將增到到90°,這時入射角即為臨界角,水的臨界角大的在40°左右,入射角再增大,就不再有光折射入空氣,光能全部反射回原來的介質(zhì),這種現(xiàn)象叫做全反射現(xiàn)象。但全反射現(xiàn)象的產(chǎn)生是有條件的,產(chǎn)生全反射現(xiàn)象的條件:(1)光從光密介質(zhì)射到光疏介質(zhì)。(2)入射角大于臨界角。
6、 比較玻璃(自備)和水的折射率
按前面的方法實驗,記住從空氣射入水中入射角的角度θ1和折射角θ2.
把玻璃磚(長方形)的一邊與角度盤90°線平齊,入射光線度數(shù)θ1不變,測出折射角θ2,比較兩個折射角的大小,發(fā)現(xiàn)玻璃磚折射角小于水的折射角,說明玻璃的折射率比水的大,不通過的玻璃的折射率也是不同的。
四、 注意事項
1、 半導體 激光光源應使用經(jīng)改進后取出電池,以備后用。
2、 半圓水槽為塑料制品,請勿與有機溶劑接觸,以免損壞、變形和破壞光潔度。
3、 使用完畢后將儀器插入放置干燥處,PVC平面鏡,請勿用手指、毛巾擦拭以免影響鍍層的光潔度,可用吹氣球吹去灰塵,或用酒精棉
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