测定玻璃的折射率

测量玻璃的折射率1.实验目的(1)通过实验，掌握了光以一定入射角度通过平行玻璃板的光路规律。(2)学习如何确定和测量光在空气中的入射角和玻璃中的折射角，并根据折射法计算玻璃的折射率。2.实验原理：当光以一定的入射角穿过具有两个平行表面的玻璃砖时，传播方向不变，但是出射方向与入射方向相比有一定的横向偏移。如图3-178所示，只要能找到对应于入射光AO的出射光Ob，就能画出折射光OO ,测量入射角和折射角，并根据折射定律n=计算玻璃的折射率。3.实验设备：板，白纸，玻璃砖，大头针，图钉，量角器，三角形，铅笔4.实验步骤(1)用图钉将白纸钉在木板上。(2)沿作为界面的玻璃砖的一个表面画一条直线aa (如图3-178所示),通过aa上的点o作为垂直于aa的直线NN作为法线，并通过点o画一条入射光线AO，使入射角I适当变大。(3)在AO线上垂直插入两个销P1和P2，并将测试玻璃砖放在白纸上，使玻璃砖的一个表面与aa重合。(4)沿着玻璃砖的另一侧画一条直线bb。(5)在玻璃块的bb 侧的空白纸上垂直竖起一个大头针，用眼睛调整视线，同时移动大头针P3的位置，这样P3就可以刚好挡住P1和P2同时插在玻璃块aa 侧的大头针图像，此时固定并插入P3大头针的位置。(6)同样，在玻璃砖bb的侧面垂直插入一个P4别针，这样P4可以挡住P3本身，也可以挡住P1和P2的影像。(7)写下P3和P4的位置，取下玻璃砖，取下插销，连接一条穿过P3和P4的直线“0”与“0”相交，并与“0”相连，“0”是入射光“0”在玻璃砖中的折射光，折射角为。(8)用量角器测量入射角I和折射角。(9)改变入射角I，重复上述步骤三至四次，并测量相应的入射角和折射角。(10)计算不同入射角的值，几个实验中的平均值是玻璃的折射率。5.笔记(1)引脚P1与P2、P3与P4之间的间距应较大，不要太近，选择时玻璃砖的宽度应较大，这样可以减少确定光路方向的误差，提高测量精度。(2)入射角不能太小(接近零度)或太大(接近90度)，因为如果入射角太小，折射角将会变小，测量的相对误差将会增加。然而，如果入射角太大，反射光将太强，折射光将太弱而不能被观察到，使得难以确定P3和P4的位置。(3)如果引脚P1和P2的连接线过度入射到玻璃砖的右侧，并且入射角大于某一值，则无法通过玻璃砖沿P2P1方向观察到引脚P1和P2。此时的光路图如图3-179所示。在这种情况下，玻璃砖可以沿着aa界面向右移动。(4)一旦在实验中绘制了由玻璃砖的宽度限定的边界线aa和bb ,则放置的玻璃砖不应随意移动。如果玻璃砖稍微上下移动，光路图如图3-179b所示，但是如果玻璃砖稍微倾斜，测量的折射率肯定会改变。困难的突破：1.数据处理根据操作要求插入P3和P4后，移动玻璃块，取下销钉，通过P1P2画一条直线代表入射光，与玻璃块边界aa的交点O为入射点；画出穿过P3和P4的直线，即对应于该点的出射光OB和玻璃砖边界bb之间的交点O是出射点，连接OO，OO是折射光。用量角器测量入射角I和折射角，查表找出sini和sin。(1)平均值法用于计算被测玻璃3的折射率(1)如果使用直尺和圆规代替量角器，也可以测定玻璃的折射率。如图3-180所示，以入射点O为中心，折射光OO为半径画一个圆，将入射光的相交圆延伸到C点，然后通过O和c分别作为aa垂线，交点a和b，用直尺测量OA和OB的长度，玻璃砖的折射率n=(2)如果没有两个平行表面的玻璃砖，这些玻璃形状的折射率也可以用三棱镜、半圆玻璃砖等测量。仍然采用插针的方法。以三棱镜为例，入射光A0和出射光Ob可如图3-181所示确定，用量角器测量折射光的I。，折射率n=。例3-44用三棱镜做一个测量玻璃折射率的实验，首先将三棱镜放在白纸上，在棱镜的一侧插入两个针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察牺牲，调整视线使P1的图像被P2挡住，然后在眼睛所在的一侧插入两个针P3。P4，使P3遮挡P1和P2的图像，P4遮挡P3和P1和P2的图像，并在纸上标出大头针位置和三棱镜轮廓，如图3-182所示。(1)在本主题的图表中画出所需的光路。(2)为了测量棱镜玻璃的折射率，需要测量的量是_ _ _ _ _、_ _ _ _。在图上标出它们。(3)计算折射率的公式为n=_ _ _ _。实施例3-45当测量厚度均匀的圆形玻璃的折射率时，一位同学首先在白纸上画一个与圆形玻璃半径相同的圆，圆心为o，将圆形玻璃平放在白纸上，使其边界与画出的圆重合，在玻璃的一侧垂直插入两个销P1和P2， 然后在另一侧依次插入两个销P3和P4，这样当从玻璃的另一侧观察时，销P4、P3和P2、P1的图像正好在一条直线上，并且玻璃和销被移除