"利用水溶液折射找出折射率" 修訂間的差異

於 2020年8月3日 (一) 03:10 的修訂

利用成像在溶液底部的位置測量出溶液折射率

實驗材料：

1. 凸透鏡 1個
2. 固定鐵架座 1座
3. 壓克力筒 1個
4. 三叉夾（小） 1支
5. 手電筒 1支
6. 固定夾 4個
7. 鐵棒 2支
8. 方格紙 3張
9. 直尺 1支
10. 量角器 1個
11. 膠帶 1捲
12. 剪刀 1支
13. 抹布 1塊
14. 橡皮擦 1個

現象說明

當光從物體出發經過凸透鏡，當物距大於焦距時可在透鏡後產生實像，其物距p、像距q與焦距f可用以下的公式描述

1/p + 1/q = 1/f

若物體經由凸透鏡投影在折射率為n的液體中，則成像平面將會往後移動，此移動的距離和液體的折射率有關，如(b)圖所示

(a)圖物體經由凸透鏡產生的成像與物距、像距的關係(b)當實像投影在液體中(也就是部分像距在液體中)，成像平面會往後移動

探究問題

2.1 思考在凸透鏡和屏幕中間放置一溶液焦點會如何改變，請畫圖並思考為什麼。
2.2 思考改變液面與透鏡間距離後焦點會如何改變。

實作項目

3.1將些微待測溶液注入燒杯，並紀錄屏幕到液面的高度。移動光源和凸透鏡，此時光源到凸透鏡的距離固定不變即移動鐵棒，直到溶液中屏幕的成像清晰，並紀錄透鏡到液面距離。增加在燒杯內的待測溶液，直到溶液中屏幕的成像模糊，並記錄屏幕到液面高度。調整透鏡至屏幕的距離，直到溶液中屏幕的成像清晰，並紀錄透鏡到液面距離，並且重複測量之。
- 3.1.1 x : 液面高度差，y : 透鏡到液面距離之差。

第一次量測

第二次量測

第三次量測

3.1.2取液面高度差與透鏡到液面距離的差做回歸曲線，其斜率為溶液折射率。

分析與結論

4.1 光源是否為平行光對結果有無影響
4.2 光源是否為點光源對結果有無影響。
4.3 實驗結果所得之折射率為哪種水溶液。

教學目標與評量

5.1 由數據分析及適當的物理去測量待測液體的折射率。
5.2 了解斯乃爾定律的應用。
5.3 認識薄透鏡成像公式。

參考資料

1.101年度彰嘉區學科能力競賽實驗題

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 ==參考資料==
 *1.101年度彰嘉區學科能力競賽實驗題
-==參考說明==
-年度彰嘉區學科能力競賽實驗題參考解答
-實驗目的：
-利用成像在溶液底部的位置測量出溶液折射率
-原理：
-設 為透鏡焦點到液面的距離， 為液面到屏幕的距離， 為透鏡到液面的距離，n air為空氣的折射率，n liq 為液體的折射率。
- ，
-當 >>   >>
- ， ，( =  )
- ，
-將物距P固定，因為成像公式 1/p+1/q=1/f ，所以若焦距 f  不變像距也會跟著固定
-設q為在空氣中的像距
-令 為加入液體之後的成像到透鏡的距離       ，
-此時的像距 q= +   ..........................................................(1)
-今再加入額外的液體用來改變液面到透鏡的距離，
-設 為液面到屏幕距離改變後的像距，
- 、 為液面到屏幕距離改變後的值，  .
-此時的像距 q= +   ........................................................(2)
-將(2)式減(1)式 可得到
-x : 液面高度差
-y : 透鏡到液面距離之差
-最後為做回歸曲線，空氣折射率n=1帶入上式即可得知溶液折射率。
-實驗步驟：
-	將器材依圖(2)架設，將光源和凸透鏡固定於同一根鐵棒(下面稱為鐵棒A)，並將珍珠板固定於杯底作為屏幕。
-	將些微待測溶液注入燒杯，並紀錄屏幕到液面的高度。
-	移動光源和凸透鏡，此時光源到凸透鏡的距離固定不變即移動鐵棒A，直到溶液中屏幕的成像清晰，並紀錄透鏡到液面距離。
-	增加在燒杯內的待測溶液，直到溶液中屏幕的成像模糊，並記錄屏幕到液面高度。
-	調整透鏡至屏幕的距離，直到溶液中屏幕的成像清晰，並紀錄透鏡到液面距離。
-	重複步驟４～５數次。
-	取液面高度差與透鏡到液面距離的差做回歸曲線，其斜率為溶液折射率。