實驗測定玻璃的折射率

1、1實驗14：測定玻璃的折射率 一、實驗?zāi)康囊?、實驗?zāi)康?測定玻璃的折射率。測定玻璃的折射率。 二、實驗原理二、實驗原理 如圖如圖3.4-5-1所示，只要我們能夠找出跟某一所示，只要我們能夠找出跟某一入射光線對應(yīng)的出射光線，就能在玻璃磚中畫出入射光線對應(yīng)的出射光線，就能在玻璃磚中畫出對應(yīng)的折射光線，從而可以測出折射角對應(yīng)的折射光線，從而可以測出折射角2。根據(jù)。根據(jù)光的折射定律光的折射定律nsin1/sin2，就可以求出玻璃的，就可以求出玻璃的折射率。折射率。 三、實驗器材三、實驗器材 玻璃磚、量角器、直角三角板、方木板、白紙、大頭針、圖釘、玻璃磚、量角器、直角三角板、方木板、白紙、大頭針、圖釘、

2、鉛筆。鉛筆。2 四、實驗步驟四、實驗步驟 1.用圖釘將白紙固定在方木板上。用圖釘將白紙固定在方木板上。 2.在白紙上畫直線在白紙上畫直線aa作為玻璃磚的一個界面，過作為玻璃磚的一個界面，過aa上的一點上的一點O畫界面畫界面aa的法的法線線NN，再畫直線，再畫直線AO作為入射光線。作為入射光線。 3.把梯形玻璃磚放在白紙上，使它的長邊跟把梯形玻璃磚放在白紙上，使它的長邊跟aa對齊，畫出玻璃磚的另外一邊對齊，畫出玻璃磚的另外一邊bb。 4.在直線在直線AO上豎直插上兩枚大頭針上豎直插上兩枚大頭針P1、P2，透過玻璃磚觀察大頭針，透過玻璃磚觀察大頭針P1、P2的的像。移動視線的方向，直到像。移動視線

3、的方向，直到P1的像被的像被P2的像擋住。的像擋住。 5.再在觀察者的這一側(cè)插兩枚大頭針再在觀察者的這一側(cè)插兩枚大頭針P3、P4，使，使P3擋住擋住P1、P2的像，的像，P4擋住擋住P3、P2和和P1的像。的像。 6.記下記下P3、P4的位置，移去玻璃磚和大頭針。的位置，移去玻璃磚和大頭針。 7.過過P3、P4引一直線引一直線EB與與bb交于交于O，OB就表示沿就表示沿AO方向入射的光線通過玻方向入射的光線通過玻璃磚后的傳播方向。璃磚后的傳播方向。 8.連接連接OO，OO就是玻璃磚內(nèi)折射光線的方向，入射角就是玻璃磚內(nèi)折射光線的方向，入射角1AON，折射角，折射角2OON。用量角器量出入射角和折

4、射角，從三角函數(shù)表中查出它們的正弦。用量角器量出入射角和折射角，從三角函數(shù)表中查出它們的正弦值，把這些數(shù)據(jù)記錄在自己設(shè)計的表格里。值，把這些數(shù)據(jù)記錄在自己設(shè)計的表格里。 9.用上面方法分別測出入射角是用上面方法分別測出入射角是30、45、60時的折射角，查出它們的時的折射角，查出它們的正弦值，把得到的數(shù)據(jù)記錄在表格里。正弦值，把得到的數(shù)據(jù)記錄在表格里。 10.算出不同入射角時算出不同入射角時sin1/sin2的比值。比較一下，看它們是否接近于一個的比值。比較一下，看它們是否接近于一個常數(shù)，求出幾次測得的常數(shù)，求出幾次測得的sin1/sin2的平均值，作為測量結(jié)果。的平均值，作為測量結(jié)果。3 五

5、、注意事項五、注意事項 1.實驗時，盡可能將大頭針豎直插在紙上，且實驗時，盡可能將大頭針豎直插在紙上，且P1和和P2之間，之間，P2與與O點之間，點之間，P3與與P4之間，之間，P3與與O之間距離要稍大一些。之間距離要稍大一些。 2.入射角入射角1應(yīng)適當大一些，以減小測量角度的誤差，但入射角也不宜太大。應(yīng)適當大一些，以減小測量角度的誤差，但入射角也不宜太大。 3.在操作時，手不能觸摸玻璃磚的光潔光學(xué)面，更不能把玻璃磚界面當尺在操作時，手不能觸摸玻璃磚的光潔光學(xué)面，更不能把玻璃磚界面當尺子畫界線。子畫界線。 4.在實驗過程中，玻璃磚與白紙的相對位置不能改變。在實驗過程中，玻璃磚與白紙的相對位置不

6、能改變。 5.玻璃磚應(yīng)選用寬度較大的，宜在玻璃磚應(yīng)選用寬度較大的，宜在5cm以上。若寬度太小，則測量誤差較大。以上。若寬度太小，則測量誤差較大。 6.由于實驗中測出的入射角和折射角是一一對應(yīng)的，每次實驗應(yīng)將各針孔由于實驗中測出的入射角和折射角是一一對應(yīng)的，每次實驗應(yīng)將各針孔重新編號或重畫一幅圖，以免相混。重新編號或重畫一幅圖，以免相混。 7.入射點入射點O應(yīng)盡量靠近玻璃磚應(yīng)盡量靠近玻璃磚aa的左端，使之在玻璃磚的的左端，使之在玻璃磚的bb側(cè)能夠找到與側(cè)能夠找到與AO入射光線對應(yīng)的出射光線。入射光線對應(yīng)的出射光線。 六、誤差分析六、誤差分析 1.入射光線、出射光線的確定造成誤差，故入射側(cè)、出射側(cè)

7、所插兩枚大頭入射光線、出射光線的確定造成誤差，故入射側(cè)、出射側(cè)所插兩枚大頭針間距應(yīng)大一些。針間距應(yīng)大一些。 2.入射角和折射角的測量造成誤差，故入射角應(yīng)適當大些，以減小測量的入射角和折射角的測量造成誤差，故入射角應(yīng)適當大些，以減小測量的相對誤差。相對誤差。4【例例1】在用插針法做在用插針法做“測定玻璃的折射率測定玻璃的折射率”的實驗中，某同學(xué)操作步驟如的實驗中，某同學(xué)操作步驟如下：下： 將記錄光路的白紙鋪放在平板上；將記錄光路的白紙鋪放在平板上； 手拿玻璃磚的毛面或棱，將其輕放在白紙上；手拿玻璃磚的毛面或棱，將其輕放在白紙上； 用鉛筆環(huán)繞玻璃磚畫出邊界用鉛筆環(huán)繞玻璃磚畫出邊界aa和和bb； 在

8、在aa上選擇一點上選擇一點O，作為不同入射角的入射光線的共同入射點，作為不同入射角的入射光線的共同入射點， 畫出入射角畫出入射角分別為分別為0、30、45的入射光線；的入射光線； 用用“插針法插針法”分別得到各條入射光線的折射光線，觀察時著重看大分別得到各條入射光線的折射光線，觀察時著重看大頭頭 針帽是否在一條直線上。取下玻璃磚、大頭針，連接各針孔，發(fā)現(xiàn)針帽是否在一條直線上。取下玻璃磚、大頭針，連接各針孔，發(fā)現(xiàn) 所畫折射光線中有兩條相交，量出各個折射角所畫折射光線中有兩條相交，量出各個折射角2； 按公式分別計算按公式分別計算sin1/sin2，取三個值的平均值。，取三個值的平均值。 以上步驟中

9、有錯誤或不妥之處的是：以上步驟中有錯誤或不妥之處的是：_；應(yīng)改正為：；應(yīng)改正為： _ _ _。熱點一熱點一 實驗步驟的考查實驗步驟的考查中應(yīng)使直尺與玻璃磚的界面對齊，移開玻璃磚后再畫邊界線；中中應(yīng)使直尺與玻璃磚的界面對齊，移開玻璃磚后再畫邊界線；中入射角要取入射角要取以外的三組數(shù)據(jù)；中大頭針要豎直插牢，觀察時看以外的三組數(shù)據(jù)；中大頭針要豎直插牢，觀察時看針腳是否在同一條直線上針腳是否在同一條直線上5【例例2】用三棱鏡做用三棱鏡做“測定玻璃的折射率測定玻璃的折射率”的實驗，先在白紙上放好的實驗，先在白紙上放好 三棱鏡，在棱鏡的一側(cè)插上兩枚大頭針三棱鏡，在棱鏡的一側(cè)插上兩枚大頭針P1和和P2，然后

10、在棱，然后在棱 鏡的另一側(cè)觀察，調(diào)整視線使鏡的另一側(cè)觀察，調(diào)整視線使P2擋住擋住1的像，接著在眼睛的像，接著在眼睛 所在的一側(cè)插兩枚大頭針所在的一側(cè)插兩枚大頭針P3、P4，使，使P3擋住擋住P1和和P2的的 像，像，P4擋住擋住P3和和P1、P2的像，在紙上標出的大頭針位置的像，在紙上標出的大頭針位置 和三棱鏡輪廓如圖和三棱鏡輪廓如圖3.4-5-2所示。所示。 (1)在本題的圖上畫出所需的光路。在本題的圖上畫出所需的光路。 (2)為了測出玻璃棱鏡的折射率，需要測量的量是為了測出玻璃棱鏡的折射率，需要測量的量是_、 _，在圖上標出它們。，在圖上標出它們。 (3)計算折射率的公式是計算折射率的公式是n_。熱點二熱點二 實驗數(shù)據(jù)的處理實驗數(shù)據(jù)的處理圖圖3.4-5-2【答案答案】(1)見解析見解析 (2) (或圖中線段或圖中線段EF、EO、GH、OG的長度的長度)見解析中圖見解析中圖 (3) 或或(EFOG)/(GHOE)入射角入射角1折射角折射角2sin1sin26 【解析解析】根據(jù)插針確定的光線根據(jù)插針確定的光線路徑畫出光路圖，如圖路徑畫出光路圖，如圖3.4-5-3所所示，連接示，連接P1、P2點作直線交點作直線交AC邊于邊于O點；連接點；連接P3、P4點作直線點作直線交交AB邊于邊于O點，再連接點，再連接OO點，即光線傳播路徑，過點，即光線傳播路徑，過O點作點作AC的法線的法線