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e1和折射角e，根据n=SiK01算出玻璃的折射率.2三、 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Pl、P2.5•在玻璃砖bb'—侧透过玻璃砖观察大头针Pl、P2的像，调整视线的方向直到P1的像被P2的像挡住；再在bb'—侧插上两枚大头针P3、P4,使P3能挡住Pl、P2的像，P4能挡住Pl、P2的像及P3本身.6•移去玻璃砖，在拔掉Pl、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必AON为入射角el,ZO'ON'为折射角e2・7•用量角器量出入射角e和折射角e的度数，查出它们的正弦值，并把这些数据填入记录表l2格里．8•用上述方法分别求出入射角是l5°、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．求出几次实验时测sine求出几次实验时测9•算出不同入射角时制的值，比较一下，看它们是否接近于一个常数，2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l.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—1一18所示.CC' DD'由于血e1=~CO，血e2=PO・

sinOCC'而CO=DO，所以折射率：片=制=ddl.2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．sinO 12・根据折射定律可得n=”，因此有sin0=-sinO•在多次改变入射角、测量相对应的入射角sinO 2n12和折射角并计算它们的正弦值的基础上，以sinO值为横坐标、以sinO值为纵坐标，建立直角12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11率，设斜率为k，则k=n，故玻璃砖折射率n=k・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O1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・在本题的图上画出所需的光路・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P、P作直线12交AB于O,过P、P作直线交AC于O',连结OO'34就是光在棱镜中的光路图(标上箭头)・⑵如图13-1-21，还需测量入射角0、折射角0・12sinO由折射定律得n=sino1.2【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Pl、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Pl、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ll,AO的长度为12,CD的长度为13,DO的长度为14,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= .⑵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”）．111 1 sin0【精讲精析】（1）如题图所示，sin0=bO,sin&2=CO