测量玻璃砖的折射率

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1、一、实验目的测定玻璃的折射率．二、实验原理如图13－1－17所示，当光线AO以一定入射角穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光线O′B，从而确定了玻璃砖中的折射光线OO′，量出入射角θ1和折射角θ2，根据n＝算出玻璃的折射率．三、实验器材玻璃砖、白纸、木板、大头针四枚、图钉四枚、量角器、三角板(或直尺)、铅笔．四、实验步骤1．用图钉把白纸固定在木板上．2．在白纸上画一条直线aa′代表两种介质的界面，过aa′上的一点O画出界面的法线NN′，并画一条线段AO作为入射光线．3．把长方形的玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边跟aa′对齐，并画出玻璃砖的另一长边bb′.4．在AO线

2、段上竖直地插上两枚大头针P1、P2.5．在玻璃砖bb′一侧透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线的方向直到P1的像被P2的像挡住；再在bb′一侧插上两枚大头针P3、P4，使P3能挡住P1、P2的像，P4能挡住P1、P2的像及P3本身．6．移去玻璃砖，在拔掉P1、P2、P3、P4的同时分别记下它们的位置．过P3、P4作直线O′B交bb′于O′，连结O、O′，OO′就是玻璃砖内折射光线的方向,∠AON为入射角θ1，∠O′ON′为折射角θ2.7．用量角器量出入射角θ1和折射角θ2的度数，查出它们的正弦值，并把这些数据填入记录表格里．8．用上述方法分别求出入射角是15°、30°、45°、60°、

3、75°时的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，记入表格里．9．算出不同入射角时的值，比较一下，看它们是否接近于一个常数，求出几次实验时测得数据的平均值，就是玻璃的折射率．一、数据处理的其他方法1．在找到入射光线和折射光线以后，以入射点O为圆心，以任意长为半径画圆，分别与AO交于C点，与OO′(或OO′的延长线)交于D点，过C、D两点分别向NN′作垂线，交NN′于C′、D′，用直尺量出CC′和DD′的长，如图13－1－18所示．由于sinθ1＝，sinθ2＝.而CO＝DO，所以折射率：n1＝＝.重复以上实验，求得各次折射率的计算值，然后求其平均值即为玻璃砖折射率的测量值．2．根据折射定律可得n＝

4、，因此有sinθ2＝sinθ1.在多次改变入射角、测量相对应的入射角和折射角并计算它们的正弦值的基础上，以sinθ1值为横坐标、以sinθ2值为纵坐标，建立直角坐标系，如图13－1－19所示．描数据点，过数据点连线得一条过原点的直线，求解图线斜率，设斜率为k，则k＝，故玻璃砖折射率n＝.二、注意事项1．实验中，玻璃砖在纸上的位置不可移动．2．用手拿玻璃砖时,手只能接触玻璃的毛面或棱，不能触摸光洁的光学面，严禁把玻璃砖当尺子画玻璃砖的另一边bb′.3．大头针应竖直地插在白纸上，且玻璃砖每一侧的两枚大头针P1与P2间、P3与P4间的距离应大一些，以减小确定光路方向时造成的误差．4．实验时，入射角θ

5、1不宜过小，否则会增大测量角度的误差；入射角也不宜过大，因入射角太大时，折射光线太弱．5．为减小实验误差，要改变入射角，重复实验,所以应将每次实验所得的插孔进行编号,以免造成混乱．6．玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5cm以上，若宽度太小，则测量误差较大．练习1.用三棱镜做测定玻璃折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2挡住．接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上标出大头针位置和三棱镜轮廓，如图13－1－20所示．(1)在本题的图上画出所需的光路．(

6、2)为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量的量是____________，在图上标出它们且标出传播方向．(3)计算折射率的公式是n＝________.【精讲精析】　(1)如图13－1－21，过P1、P2作直线交AB于O，过P3、P4作直线交AC于O′，连结OO′就是光在棱镜中的光路图(标上箭头)．(2)如图13－1－21，还需测量入射角θ1、折射角θ2.(3)由折射定律得n＝.【方法总结】　用插针法测玻璃的折射率不受玻璃砖两侧面是否平行的限制，只要通过插针法能作出光线的入、出射方向和相应界面，最后作出内部的折射光线，即可根据折射定律求出玻璃的折射率．练习2.如图13－1－22所示，某同学用插针法测

7、定一半圆形玻璃砖的折射率．在平铺的白纸上垂直纸面插大头针P1、P2确定入射光线，并让入射光线过圆心O，在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，连结OP3.图中MN为分界面，虚线半圆与玻璃砖对称，B、C分别是入射光线、折射光线与圆的交点，AB、CD均垂直于法线并分别交法线于A、D点．(1)设AB的长度为l1，AO的长度为l2，CD的长度为l3，DO的长度为l4，