一、 用途
我公司按教育部新课标和全国各种版本的初衷物理新教材的要求,独立设计和生产了光的传播、反射、折射实验器,该实验器可以完成以下实验。
(1) 光在玻璃棒中的传播
(2) 光的平面镜反射
(3) 验证光的折射定律
(4) 测定水的折射率
(5) 光折射的临界角
(6) 光在反射和折射中的光路可逆
二、 结构特点
该仪器由区县透明玻璃管、pvc平面镜、半面水槽、圆型角度盘、激光笔、磁吸激光笔套(带扩束镜)、支架等组成。实验时利用透明玻璃管、PVC平面镜、水喝空气做透明介质,来进行光的传播、反射。折射的实验。激光光源可在竖直面内,饶角度盘中心360°的任意旋转并且可以再任意角度上停留,实验时操作简单,效果明显,是新教材的比配仪器。
三、 使用方法
1、 光在玻璃棒中的传播
用半导体激光光源对准之字形的玻璃棒,可观察奥光从玻璃棒的另一头出来,说明光能在透明物体中传播。
2、 光的平面镜反射
在角度盘的水平槽中插入PVC平面镜,将激光光源旋放在角度盘左上方,并将光线对准角度盘刻度中心,这时在 角度盘的右上方会出现一条反射光线,改变入射角的角度,仔细观察反射角,通过实验几次后可以得出。反射光线与入射光线、法线处于同一平面内,反射光线与入射光线分别位于法线的两侧;反射角等于入射角,这就是光的反射定律。
将激光光源放在角度盘左面时,反射光线在右,并记住角度再将激光光源选房在角度盘右面,按原反射角度入射,这时反射光线则按原入射光线的角度反射,该实验表明,在光的反射现象中,光路是可逆的。
3、 验证光的折射定律
首先说明一下,一般说来,光从第1种介质射到它与第2种介质的分界时,一部分光会返回到第1种介质,这个现象叫作光的反射;另一部分光会进入第2种介质,这个现象叫做光的折射。
将PVC平面镜取下,装上半圆形透明水槽,在水槽中注入清水,水面与角度盘上的90°线齐平,按上述方法进行,让光从空气入射到水中,这时观察光路,可以得出入射线与折射线位于法线的两侧,且入射角θ1>折射角θ2,改变入射角度θ1,重复几次实验从而可以得出:光线从空气入射到水中时,入射角θ1>折射角θ2,并通过计算可知道sinθ1/sinθ2=n12(常数),即入射角的正弦与折射角的正弦成正比。旋转光源从水槽的左下方,让光从水中入射到空气中,重复上述实验可以知道,光线从水中入射到空气时,入射角θ1<折射角θ2,同时也符合入射角的正弦与折射角的正弦成正比的规律。两实验最终表明,折射线和入射线总是分别位于法线的两侧,入射线、折射线和法线在同一平面上,光从空气斜射入
另一种介质时,折射角小于入射角;光从另一种介质斜射入空气时,折射角大于入射角;当入射角增大,折射角也随着增大。当入射角等于0°时,折射角也等于0°。
当激光光源在左上面时,折射光线在右下方,记住入射角和折射角的角度,再将激光光源放在右下方,按前折射角的角度入射光线,这时观察折射光线的角度,正好是刚才入射角的角度,上面的实验表明,在光的折射现象中,光路也是可逆的。
4、 测出水的折射率n
按3的方法测出入射角与折射角的大小,连续测几次记录在表中(光线从空气入射到水中)
实验次数 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,该值即为水的折射率。
5、 光折射的临界角
临界角定义:折射角等于90°时的入射角叫做临界角,通常用C表示
按3方法:放激光光源旋放在右下方,使入射光对准角度盘的中心,即产生折射光线,沿半圆形柱面移动光源,改变入射角的大小,这时折射角也改变,当入射角增大到某一值时,折射角将增到到90°,这时入射角即为临界角,水的临界角大的在40°左右,入射角再增大,就不再有光折射入空气,光能全部反射回原来的介质,这种现象叫做全反射现象。但全反射现象的产生是有条件的,产生全反射现象的条件:(1)光从光密介质射到光疏介质。(2)入射角大于临界角。
6、 比较玻璃(自备)和水的折射率
按前面的方法实验,记住从空气射入水中入射角的角度θ1和折射角θ2.
把玻璃砖(长方形)的一边与角度盘90°线平齐,入射光线度数θ1不变,测出折射角θ2,比较两个折射角的大小,发现玻璃砖折射角小于水的折射角,说明玻璃的折射率比水的大,不通过的玻璃的折射率也是不同的。
四、 注意事项
1、 半导体 激光光源应使用经改进后取出电池,以备后用。
2、 半圆水槽为塑料制品,请勿与有机溶剂接触,以免损坏、变形和破坏光洁度。
3、 使用完毕后将仪器插入放置干燥处,PVC平面镜,请勿用手指、毛巾擦拭以免影响镀层的光洁度,可用吹气球吹去灰尘,或用酒精棉擦除污物。 |
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