测量玻璃砖的折射率

一、实验目的测定玻璃的折射率二、实验原理如图13117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OB，从而确定了玻璃砖中的折射光线OO，量出入射角1和折射角2，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OB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1，OON为折射角2.7用量角器量出入射角1和折射角2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、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13118所示由于sin1，sin2.而CODO，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，因此有sin2sin1.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sin1值为横坐标、以sin2值为纵坐标，建立直角坐标系，如图13119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5 cm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13120所示(1)在本题的图上画出所需的光路(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13121，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13121，还需测量入射角1、折射角2.(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13122所示，某同学用插针法测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，为较方便地表示出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量_，则玻璃砖的折射率可表示为n_.(2)该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将_(选填“偏小”、“偏大”或“不变”)【精讲