測定玻璃的折射率

1、.測定玻璃的折射率1. 實驗?zāi)康?1) 通過實驗，掌握光線以一定入射角穿過平行玻璃板的光路規(guī)律.(2) 學(xué)會對光線在空氣中的入射角， 在玻璃中的折射角的確定和量度， 并根據(jù)折射定律計算出玻璃的折射率 .2. 實驗原理 : 當(dāng)光線以一定的入射角穿過一塊兩面平行的玻璃磚時，傳播方向不變，但是出射方向與入射方向相比有一定的側(cè)移，由圖3-178 可知，只要能找出跟入射光線ao相對應(yīng)的出射光線o b，就能畫出折射光線oo，量出入射角和折射角 ，根據(jù)折射定律n=就可以算出玻璃的折射率了 .3. 實驗器材 : 木板、白紙、玻璃磚、大頭針、圖釘、量角器、三角板、鉛筆4. 實驗步驟(1) 把白紙用圖釘釘在木板上

2、 .(2) 沿玻璃磚的一個面畫一條直線aa作為界面 ( 如圖3-178 所示 ) 過 aa上一點 o作垂直于 aa的直線 nn作為法線，過 o點畫一條入射光線ao，使入射角 i 適當(dāng)大些 .(3) 在 ao線上豎直地插兩枚大頭針 p1、 p2，在白紙上放上被測玻璃磚，使玻璃磚的一個面與 aa重合 .(4) 沿玻璃磚的另一側(cè)面畫一條直線bb .(5) 在玻璃磚的 bb一側(cè)白紙上豎直地立一枚大頭針，用眼睛觀察調(diào)整視線，同時移動大頭針 p3 的位置，使 p3 恰好能同時擋住玻璃磚 aa一側(cè)所插的大頭針 p1、 p2 的像，把此時大頭針 p3 的位置固定，插好 .(6)同樣地，在玻璃磚 bb一側(cè)再豎直

3、地插一枚大頭針p ，使 p 能擋住p 本身，同時443也擋住 p1、 p2 的像 .(7)記下3、 4 的位置，移去玻璃磚，拔去大頭針，過3、 4 連一條直線p pppbo交 bb于 o點，連接oo， oo就是入射光線ao在玻璃磚內(nèi)的折射光線，折射角為.(8) 用量角器量出入射角 i 和折射角 的大小 .(9)改變?nèi)肷浣?i ，重復(fù)上面的步驟再做三、四次，量出相應(yīng)的入射角和折射角.(10)算出不同入射角時的值，求出幾次實驗中的平均值就是玻璃的折射率.5. 注意事項(1) 插針 p1 與 p2、p3 與 p4 的間距要適當(dāng)?shù)卮笮?，不要靠的太近，選擇玻璃磚時其寬度宜大些，這樣可減小確定光路方向時出

4、現(xiàn)的誤差，提高測量的準(zhǔn)確度.(2) 入射角不能太小 ( 接近零度 ) ，也不能太大 ( 接近 90) ，因為入射角太小時，折射角就更小，測量的相對誤差增大，而入射角太大時，導(dǎo)致反射光太強，折射光太弱，不易觀察，很難確定 p3、 p4 的位置 .(3) 如果插針 p1、p2 的連線過分射向玻璃磚右側(cè)， 且入射角又大于某一數(shù)值，會出現(xiàn)隔著玻璃磚沿p2p1 方向觀察不到p1、p2 兩插針的情況，此時的光路圖如圖3-179 甲所示，遇到.這種情況，可將玻璃磚沿aa界面向右平移.(4) 實驗中一旦玻璃磚寬度所定的界面線aa和 bb畫好后，放置的玻璃磚就不要隨意移動， 如果稍微上下平移玻璃磚對測量結(jié)果沒有

5、影響，其光路圖如圖3-179 乙所示， 但若玻璃磚稍微傾斜移動，測得的折射率肯定發(fā)生變化.難點突破：1.數(shù)據(jù)處理把 p3、p4 按操作要求插好后，移動玻璃磚，拔去大12頭針，過 p p 畫直線表示入射光線， 與玻璃磚邊界 aa交點o即為入射點 ;過3、p4p 畫直線即點對應(yīng)的出射光線與玻璃磚邊界的obbb交點 o即為出射點，連接 oo，oo是折射光線，用量角器量出入射角i 和折射角 ，查表求 sin i 、 sin .(1)平均值法求所測定玻璃的折射率:根據(jù)測量數(shù)據(jù)求出各組n=, 再算求這n 組的平均值即為玻璃的折射率.(2)圖像法求折射率:用 sin i 表示縱坐標(biāo)，用sin 表示橫坐標(biāo)，把

6、各組對應(yīng)的數(shù)據(jù)描到坐標(biāo)紙上， 根據(jù)所描的點用過原點的直線使所描點盡量落在所畫的直線上，或均勻后分布于直線的兩側(cè)，該直線的斜率即表示所測定的玻璃的折射率.2.實驗研究(1)如果不用量角器而使用直尺和圓規(guī)，也能求出玻璃的折射率.如圖 3-180 所示，以入射點 o為圓心以折射光oo為半徑畫圓，延長入射光線交圓于c點，然后過o和 c分別作 aa的垂線，得交點a和 b，用直尺測oa和 ob的長度，則玻璃磚的折射率n=(2) 如果沒有兩面平行的玻璃磚， 使用三棱鏡、 半圓形玻璃磚等， 也能測出這些形狀玻璃的折射率 .仍然采用插針法，以三棱鏡為例，可以按如圖3-181 所示確定入射光線ao，出射光線 o

7、b，則 oo為折射光線用量角器量出i 、，即可求出折射率n=.例題 3-44用三棱鏡做測定玻璃折射率的實驗，先在白紙上放好三棱鏡，在棱鏡的一側(cè)插上兩枚大頭針p1 和 p2，然后在棱鏡的另一側(cè)觀祭，調(diào)整視線使p1的像被 p2 擋住，接著在眼睛所在的一側(cè)插兩枚大頭針p3、p4，使 p3 擋住 p1 和 p2 的像， p4 擋住 p3 和 p1、 p2 的像，在紙上標(biāo)出大頭針位置和三棱鏡輪廓，如圖3-182 所示 .(1)在本題的圖中畫出所需的光路.(2) 為了測出棱鏡玻璃的折射率， 需要測量的量是 _ 、_，在圖上標(biāo)出它們.(3) 計算折射率的公式是 n=_.例題 3-45某同學(xué)在測定一厚度均勻的圓形玻璃的折射率時，先在白紙上作一與圓形玻璃同半徑的圓，圓心為o，將圓形玻璃平放在白紙上，使其邊界與所畫的圓重合，在玻璃的一側(cè)豎直插兩枚大頭針 p1 和 p2，在另一側(cè)再先后插兩枚大頭針 p3 和 p4，使從另一側(cè)隔著玻璃觀察時，大頭針 p4、p3 和 p2、p1 的像恰好在一條直線上，移去玻璃和大頭針后得到圖