折射及透镜试验报告.DOC

中四物理實驗4──方磚玻璃塊折射實驗 儀器： ( 有單狹縫的 ) 光線箱 (1)，方磚 (1)，膠尺 (1)，量角器 (1)，繪圖紙 (1)，方格紙 (1)，剪刀 (1)，膠紙 (1)。 步驟： 用膠紙將繪圖紙固定在實驗檯。將方磚的 CD 面以膠紙遮蓋。在 AB 面近角 B 的地方以兩片膠紙製造一豎直狹縫 ( 闊 ~ 1 mm )。 將方磚放於繪圖紙上。抄繪方磚和狹縫的位置。依下表所列的入射角 i 繪畫五條射向狹縫的直線 ( 最少 15 cm 長 ) 。開啟光線箱，使發出一入射光線逐一沿直線射向狹縫。在繪圖紙記下折射光線從方磚的 CD 面射出的位置。重複其餘入射角的實驗。移開方磚並抄繪方磚內的折射線，用量角器量度折射角 r。 i 15° 20° 25° 30° 35° r sin i 0.26 0.34 0.42 0.50 0.57 sin r 建議討論問題： 1. 標繪 sin i 對 sin r 的圖線，並求圖線的斜率。 2. 圖線斜率的物理意義是甚麼？ 3. 比較方磚折射率的真確值，求實驗的百分誤差。 4. 實驗誤差的主要來源是甚麼？怎樣減少實驗的誤差？ 5. 建議另一實驗以求得方磚的折射率。 中四物理實驗4──方磚玻璃塊折射實驗報告(建議) 目的： 求玻璃塊的折射率，藉此認識玻璃塊的折射特性。 儀器： ( 有單狹縫的 ) 光線箱 (1)，方磚 (1)，膠尺 (1)，量角器 (1)，繪圖紙 (1)，方格紙 (1)，( 連座的 ) 膠紙 (1)。 裝置圖： 步驟： 1) 用膠紙將繪圖紙固定在實驗檯。將方磚的 CD 面以膠紙遮蓋。在 AB 面近角 B 的地方以兩片膠紙製造一豎直狹縫 ( 闊 ~ 1 mm )。 2) 將方磚放於繪圖紙上。抄繪方磚和狹縫的位置。分別以 15°、20°、25°、30°及35°的入射角 i 繪畫五條射向狹縫的直線 ( 最少 15 cm 長 ) 。開啟光線箱，使發出一入射光線逐一沿直線射向狹縫。在繪圖紙記下折射光線從方磚的 CD 面射出的位置。重複其餘入射角的實驗。移開方磚並抄繪方磚內的折射線，用量角器量度折射角 r。 結果： i 15° 20° 25° 30° 35° r 10° 14° 16° 20° 23° sin i 0.26 0.34 0.42 0.50 0.57 sin r 0.17 0.24 0.28 0.34 0.39 入射光線應靠近 A 點，若靠近 B 點，則可能觀察不到折射線。 計算： 圖線的斜率 = = 1.46 ( 接受 1.425 – 1.575 ) 誤差： 圖線的斜率 = 玻璃塊的折射率， 玻璃塊折射率的真確值 = 1.50， 實驗的百分誤差 = = 2.67 % (接受5%以內的誤差) 改善方法： 誤差的主要來源是光線太粗及太暗，以致難於準確地決定入射光線及折射光線的路徑，令實驗量度得的入射角及折射角出現誤差。 此誤差可以更強的燈泡及調校燈泡在光線箱中的位置，以得出更光及更窄的光線。另一方面，亦可以重複作實驗得出的平均值作計算，以除去實驗的隨機誤差。 延伸實驗： 可作一量度臨界角 θc 的實驗，並以臨界角與與折射率 n 的關係 求出折射率，並比較以上得出的折射率，決定哪一個實驗較適合用來求玻璃塊的折射率 (即實驗誤差較少)。 結論： 方磚折射率的實驗值為 1.46，其百分誤差為 2.67 %。 中四物理實驗4a──半圓膠塊折射實驗 1. 最大的轉向角 a) 將半圓玻璃塊放在印有量角器圖案的工作紙上， b) 將一條光線沿空氣射向半圓玻璃塊的圓心， c) 選擇不同的入射角 (θ) ，量度對應的折射角 (ψ)。 （目標：求最大的轉變角度） 入射角 (θ) 折射角 (ψ) θ – ψ d) 求最大的轉變角度 (θ – ψ)： ， 2. 膠塊的臨介角 a) 將半圓玻璃塊放在印有量角器圖案的工作紙上， b) 將一條光線沿玻璃射向半圓玻璃塊的圓心， c) 將入射角 (θ) 增加，觀察當入射角大於臨介角時，折射線會消失，臨介角等於 o 。 d) 當入射角大於臨介角時，描述觀察得的光學現象。 中四物理實驗4b──半圓膠塊折射實驗 1. 將光線射入一半圓膠塊，得出以下各光線路徑，並量度各標示長度。 (a) a = , b = , d = (b) a = , d = (c) a = , d = 中四物理實驗5──稜鏡折射實驗 儀器： ( 有單狹縫的 ) 光線箱 (1)，60°稜鏡 (1)，膠尺 (1)，量角器 (1)，繪圖紙 (1)，膠紙 (1)。 步驟： 用膠紙