测定玻璃的折射率

1、.测定玻璃的折射率1. 实验目的(1) 通过实验，掌握光线以一定入射角穿过平行玻璃板的光路规律.(2) 学会对光线在空气中的入射角， 在玻璃中的折射角的确定和量度， 并根据折射定律计算出玻璃的折射率 .2. 实验原理 : 当光线以一定的入射角穿过一块两面平行的玻璃砖时，传播方向不变，但是出射方向与入射方向相比有一定的侧移，由图3-178 可知，只要能找出跟入射光线ao相对应的出射光线o b，就能画出折射光线oo，量出入射角和折射角 ，根据折射定律n=就可以算出玻璃的折射率了 .3. 实验器材 : 木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、三角板、铅笔4. 实验步骤(1) 把白纸用图钉钉在木板上

2、 .(2) 沿玻璃砖的一个面画一条直线aa作为界面 ( 如图3-178 所示 ) 过 aa上一点 o作垂直于 aa的直线 nn作为法线，过 o点画一条入射光线ao，使入射角 i 适当大些 .(3) 在 ao线上竖直地插两枚大头针 p1、 p2，在白纸上放上被测玻璃砖，使玻璃砖的一个面与 aa重合 .(4) 沿玻璃砖的另一侧面画一条直线bb .(5) 在玻璃砖的 bb一侧白纸上竖直地立一枚大头针，用眼睛观察调整视线，同时移动大头针 p3 的位置，使 p3 恰好能同时挡住玻璃砖 aa一侧所插的大头针 p1、 p2 的像，把此时大头针 p3 的位置固定，插好 .(6)同样地，在玻璃砖 bb一侧再竖直

3、地插一枚大头针p ，使 p 能挡住p 本身，同时443也挡住 p1、 p2 的像 .(7)记下3、 4 的位置，移去玻璃砖，拔去大头针，过3、 4 连一条直线p pppbo交 bb于 o点，连接oo， oo就是入射光线ao在玻璃砖内的折射光线，折射角为.(8) 用量角器量出入射角 i 和折射角 的大小 .(9)改变入射角 i ，重复上面的步骤再做三、四次，量出相应的入射角和折射角.(10)算出不同入射角时的值，求出几次实验中的平均值就是玻璃的折射率.5. 注意事项(1) 插针 p1 与 p2、p3 与 p4 的间距要适当地大些，不要靠的太近，选择玻璃砖时其宽度宜大些，这样可减小确定光路方向时出

4、现的误差，提高测量的准确度.(2) 入射角不能太小 ( 接近零度 ) ，也不能太大 ( 接近 90) ，因为入射角太小时，折射角就更小，测量的相对误差增大，而入射角太大时，导致反射光太强，折射光太弱，不易观察，很难确定 p3、 p4 的位置 .(3) 如果插针 p1、p2 的连线过分射向玻璃砖右侧， 且入射角又大于某一数值，会出现隔着玻璃砖沿p2p1 方向观察不到p1、p2 两插针的情况，此时的光路图如图3-179 甲所示，遇到.这种情况，可将玻璃砖沿aa界面向右平移.(4) 实验中一旦玻璃砖宽度所定的界面线aa和 bb画好后，放置的玻璃砖就不要随意移动， 如果稍微上下平移玻璃砖对测量结果没有

5、影响，其光路图如图3-179 乙所示， 但若玻璃砖稍微倾斜移动，测得的折射率肯定发生变化.难点突破：1.数据处理把 p3、p4 按操作要求插好后，移动玻璃砖，拔去大12头针，过 p p 画直线表示入射光线， 与玻璃砖边界 aa交点o即为入射点 ;过3、p4p 画直线即点对应的出射光线与玻璃砖边界的obbb交点 o即为出射点，连接 oo，oo是折射光线，用量角器量出入射角i 和折射角 ，查表求 sin i 、 sin .(1)平均值法求所测定玻璃的折射率:根据测量数据求出各组n=, 再算求这n 组的平均值即为玻璃的折射率.(2)图像法求折射率:用 sin i 表示纵坐标，用sin 表示横坐标，把

6、各组对应的数据描到坐标纸上， 根据所描的点用过原点的直线使所描点尽量落在所画的直线上，或均匀后分布于直线的两侧，该直线的斜率即表示所测定的玻璃的折射率.2.实验研究(1)如果不用量角器而使用直尺和圆规，也能求出玻璃的折射率.如图 3-180 所示，以入射点 o为圆心以折射光oo为半径画圆，延长入射光线交圆于c点，然后过o和 c分别作 aa的垂线，得交点a和 b，用直尺测oa和 ob的长度，则玻璃砖的折射率n=(2) 如果没有两面平行的玻璃砖， 使用三棱镜、 半圆形玻璃砖等， 也能测出这些形状玻璃的折射率 .仍然采用插针法，以三棱镜为例，可以按如图3-181 所示确定入射光线ao，出射光线 o

7、b，则 oo为折射光线用量角器量出i 、，即可求出折射率n=.例题 3-44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祭，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 和 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3-182 所示 .(1)在本题的图中画出所需的光路.(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.(3) 计算折射率的公式是 n=_.例题 3-45某同学在测定一厚度均匀的圆形玻璃的折射率时，先在白纸上作一与圆形玻璃同半径的圆，圆心为o，将圆形玻璃平放在白纸上，使其边界与所画的圆重合，在玻璃的一侧竖直插两枚大头针 p1 和 p2，在另一侧再先后插两枚大头针 p3 和 p4，使从另一侧隔着玻璃观察时，大头针 p4、p3 和 p2、p1 的像恰好在一条直线上，移去玻璃和大头针后得到图