测定玻璃的折射率.doc

实验：插针法测玻璃的折射率
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预习思考：关于测定玻璃折射率的实验，回答以下问题：
1、如果光射入和射出玻璃的两个面是平行的，射出玻璃砖的线相对入射光线来说产生了侧移。证明：入射角越大侧移越大，玻璃砖的厚度越大，侧移也越大

2、为减小实验误差，入射角大一些好还是小一些好？厚度呢？

3、若本实验中采用的不是两面平行的玻璃砖，如采用三棱镜、半圆形玻璃砖，还能采用教材P53的方法测出折射率吗？

例：几位同学做“用插针法测定玻璃的折射率”实验，图示直线aa′、bb′表示在白纸上画出的玻璃的两个界面。几位同学进行了如下操作：
A．甲同学选定的玻璃两个光学面aa′、bb′不平行，其它操作正确。
B．乙同学在白纸上正确画出平行玻璃砖的两个界面aa′、bb′后，将玻璃砖向aa′方向平移了少许，其它操作正确。
C．丙同学在白纸上画aa′、bb′界面时，其间距比平行玻璃砖两光学界面的间距稍微大些，其它操作正确。
P1
P2
P3
P4
a
a′
b′
b
i
r
A
O
B
E
N
N´
上述几位同学的操作，对玻璃折射率的测定结果没有影响的是_________（填写字母代号）。

4、实验的过程中应注意哪些问题？应采取哪些措施以减小误差？对于实验结果的处理，你有更好的改进方法吗？

一、实验目的：测玻璃的折射率
θ2
二、实验原理：用插针法确定光路，找出和入射光线相应的 线；用量角器测出入射角θ1和折射角θ2；根据折射定律计算出玻璃的折射率n=
三、实验器材：玻璃砖、白纸三张、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、把白纸用图钉钉在木板上。在白纸上画一条直线aa'作为界面，画一条线段AO作为入射光线，并过O点画出界面aa'的法线NN'，如图1所示。
2、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个长边bb'。
3、在AO线段上竖直地插上两枚大头针P1和P2。
4、在玻璃砖的bb'一侧竖直地插上大头针P3，用眼睛观察调整视线，要使P3能同时挡住P1和P2的像。
5、同样地在玻璃砖的bb'一侧再竖直地插上大头针P4，使P4能挡住P3本身和P1与P2的像。
6、记下P3和P4的位置，移去玻璃砖和大头针，过P3和P4引直线O'B与bb'交于O'点，连接O与O'，OO'就是玻璃砖内的折射光线的方向，入射角θ1=∠AON，折射角θ2=∠O'ON'。
7、用量角器量出入射角θ1和折射角θ2的度数，从三角函数表中查出入射角和折射角的正弦值，记入自己设计的表格里。
8、用上面的方法分别求出入射角是30°、45°、60°时的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，把这些数据记在表格里。
9、算出不同入射角时的值。比较一下，看它们是否接近一个常数，求出几次实验中所测得数据的平均值，这就是玻璃的折射率。

五、数据记录及处理

入射角θ1
折射角θ2
sinθ1
sinθ2
n =sinθ1/ sinθ2

n =
1

2

3

课后作业：
1、光从空气射向上、下表面平行的玻璃砖上，入射角为i，经折射最终从下表面射出，则下列说法正确的是（ ）
A、从下表面射出的光线和法线的夹角一定等于i
B、对于确定的玻璃砖，入射角越大，折射率也越大
C、从下表面射出的光跟从上表面射入的光线一定在同一直线上
D、从下表面射出的光线跟从上表面射入的光线一定互相平行

2、某同学在做完插针法测玻璃砖折射率的实验后有几点体会，其中不正确的是（　 ）
A、当入射角相同时，玻璃砖越厚，入射光线侧移量越大。
B、入射角的值应取稍大些，这样可减少实验误差。
C、玻璃砖的两个面aa'和bb'不平行时，无法测出玻璃的折射率。
D、若玻璃砖的两个面平行，但入射角为零，无法测出玻璃的折射率。

3、在做测定玻璃折射率的实验时。（1）甲同学在纸上正确画出玻璃砖的界面ab前，不慎碰了玻璃砖使它向ab方向平移了一些，如图3（甲）所示，其后的操作都正确，但画光路图时，将折射点确定在ab和cd上，则测出的n值将_____________。（2）乙同学为了避免笔尖接触光学面，画出的a'b'和c'd'都比实际侧面向外侧平移了一些，如图3（乙）所示，以后的操作均正确，画光路图时将入射点和折线点都确定在a'b'和c'd'上，则测出的n值将_____________。（3）丙同学在操作和作图时均无失误，但所用玻璃砖的两个界面明显不平行，这时测出的n值将______________。

4、某同学由于没有量角器，他在完成了光路图以后，以O点为圆心，10.00cm长为半径画圆，分别交线段OA于A点，交O、O'连线延长线于C点。过A点作法线NN'的垂线AB交NN'于B点，过C点作法线NN'的垂线CD交于NN'于D点，如图6所示，用刻度尺量得OB=8.00cm，CD=4.00cm。由此可得出玻璃的折射率n=________。

5、在“测定玻璃折射率”的实验中，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图线如图所示.当光线是由空气射入玻璃砖时，则和中为入射角的是 ；当光线由玻璃砖射入空气时，临界角的正弦值是 ；从图线可知玻璃砖的折射率是 .

6、如图，放在空气中的一玻璃棱镜的顶角为30°，一束光垂直AB面射入，从AC面射出偏向角为30°，则该玻璃的折射率应是 。

7、一位同学在测定一厚度均匀的圆形玻璃柱体的折射率时，先在白纸上作一与圆形玻璃同半径的圆，圆心为O，然后将圆形玻璃平放在白纸上，使其界边与所画圆重合，在玻璃一侧竖直插两枚大头针 P1、P2，在另一侧再先后插两枚大头针P3、P4，使从另一侧隔着玻璃观察时，大头针P3、P4和大头针P1、P2的像恰在同一直线上，移去圆形玻璃和大头针后，
试在图中画出：
①沿大头针P1、P2连线方向的入射光线通过圆形玻璃后的传播方向；
②光线在玻璃内的传播方向；
③在光线的入射点作法线，标出入射角和折射角，写出计算玻璃折射率的公式(不必计算)。