实验18：测定玻璃的折射率.doc

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1、实验十八：测定玻璃的折射率【实验播放】1、实验目的：(1)通过实验明确光通过平行玻璃板时的光路规律；(2)学会对光线的入射角和折射角的确定，并根据折射定律计算出玻璃的折射率。2、实验原理：如图1所示为两面平行的玻璃砖对光路的侧移．用插针法找出与入射光线AO对应的出射光线O'B，确定出O'点，画出折射光线OO'，量出入射角i和折射角r，据n=计算出玻璃的折射率。3、实验器材白纸，图钉，大头针，直尺，铅笔，量角器，平木板，长方形玻璃砖，4、实验步骤(1)将白纸用图钉按在绘图板上．(2)在白纸上画出一条直线aa′作为界面(线)，过aa′上的一点O画出界面的法线N

2、N′，并画一条线段AO作为入射光线。(3)把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟aa′对齐，画出玻璃砖的另一边bb′．(4)在直线AO上竖直插上两枚大头针Pl、P2，透过玻璃砖观察大头针Pl、P2的像，调整视线方向直到P2的像挡住P1的像．再在观察者一侧竖直插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住Pl、P2的像，P4挡住P3及Pl、P2的像，记下P3、P4的位置．(5)移去大头针和玻璃砖，过P3、P4所在处作直线O'B与bb′交于O'，直线OO'就代表了沿AO方向入射的光线通过玻璃砖后的传播方向．(6)连接OO'，入射角i=∠AON，折射角r=∠O'ON'．用

3、量角器量出入射角和折射角，从三角函数表中查出它们的正弦值，把这些数据记录在自己设计的表格中．(7)用上述方法分别求出入射角分别为30°、45°、60°时的折射角，查出它们的正弦值，填人表格中．(8)算出不同入射角时的比值，最后求出在几次实验中所测的平均值，即为玻璃砖的折射率．5、数据处理-8-此实验是通过测量入射角和折射角，然后查数学用表，找出入射角和折射角的正弦值，再代人n=中求玻璃的折射率．除运用上述方法之外，还有以下处理数据的方法：(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

4、)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OO′和DD′的长．如图2所示．由于sini=，sinr=．而CO=DO，所以折射率：n==·重复以上实验，求得各次折射率计算值，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n=可得：sinr=sini在多次改变入射角、测量相对应的入射角和折射角正弦值基础上，以sini值为横坐标、以sinr值为纵坐标，建立直角坐标系，如图3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=．6、注意事项(1)实验时，尽可能将大头针竖直

5、插在纸上，且Pl和P2之间，P2和O点之间，P3和P4之间，P3和O'之间距离要稍大一些．(2)入射角i应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜太大，也不宜太小．(3)在操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁面．更不能把玻璃砖界面当尺子画界线．(4)在实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变．(5)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．7、误差分析(1)入射光线、出射光线确定的准确性，故要求人射侧、出射侧所插两枚大头针间距宜大点．(2)为减少测量入射角与折射角的相对误差，故人射角不宜过小．入射角也不宜过大，过大则反射光较强，

6、出射光较弱．【试题解析】-8-例1做测定玻璃折射率的实验时，(1)甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面ab和cd时不慎碰了玻璃砖，使它向ab方向平移了一些，如图4(a)所示，其后的操作都正确，但画光路图时，将折射点确定在ab和cd上，则测出的n值将．(2)乙同学为了避免笔尖接触玻璃面，画出的a′b′和c′d′都比实际侧面向外侧平移了一些，如图4(b)所示，以后的操作均正确，画光路图时将入射点和折射点分别确定在a′b′和c′d′上，则测出的n值将．(3)丙同学在操作和作图时均无失误，但所用玻璃砖的两个界面明显不平行，这的测出的n值将．解析(1)不变．此时玻璃

7、砖的平移对测量结果没有影响．由图5(a)可看出折射角不变，入射角相同．故测得的折射率将不变．(2)变小．由图5(b)可看出，使入射点O向左移，折射点向右移，所画出的折射角r′比实际折射角r偏大，由n=知，测得的折射率偏小(3)无影响．同样可根据入射光线和出射光线确定玻璃内折射光线，从而确定入射角和折射角，只要第二个界面不发生全反射就行了．不过，入射光线和出射光线不平行．如图5(c)．例2用三棱镜做“测定玻璃折射率”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的像挡住，接着在眼睛所在的一侧

8、插两枚大头针P3和P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P