实验《测量玻璃的折射率》.doc

《测量玻璃的折射率》学习材料

【教学目的】
1．测定一块玻璃砖的折射率；
2．验证光的折射定律。
【实验器材】
1块矩形玻璃砖、刻度尺、量角器、1张8开白纸、4枚大头针、1块木板、铅笔
【实验原理】
用两面平行的玻璃砖来测定玻璃的折射率。当光线斜入射进入两面平行的玻璃砖时，从玻璃砖射出的光线的传播方向是不变的，出射光线跟入射光线相比只有一定得侧移。只要我们找出跟某一入射光线对应的出射光线，就能求出在玻璃中对应的折射光线，从而求出折射角。再根据折射定律，就可以求出玻璃的折射率n=sin/sin。
插针法确定光路的基本原理：当后两枚大头针与前两枚大头针在玻璃中的虚像处于同一视线上时，四枚大头针处于同一光路上。
【实验步骤】
1、把白纸用图钉固定在木板上。
2、在白纸上画一条直线作为界面(如图所示)，过上一点作垂直于的直线NN′作为法线，过点画一条入射光线，使入射角适当大些。
3、在线上竖直地插两枚大头针、，在白纸上放上被测玻璃砖，使玻璃砖的一个面与重合。
4、沿玻璃砖的另一侧面画一条直线。
5、在玻璃砖的一侧白纸上竖直地立一枚大头针，调整视线，同时移动的位置，使恰好能同时挡住、的像，把大头针竖直插在此时位置。
6、同样，在玻璃砖一侧再竖直地插一枚大头针，使能挡住本身，同时也挡住、的像。
7、移去玻璃砖，拔去大头针，过、做一条直线交于点，连接，就是入射光线在玻璃砖内的折射光线，折射角为。
8、用量角器量出入射角和折射角的大小。
9、改变入射角，重复上面的步骤再做三、四次。
10、算出不同入射角时，=sin/sin的值，求出几次实验中的平均值就是玻璃的折射率。（或图像法求折射率:用sin表示纵坐标，用sin表示横坐标，则图线的斜率就是玻璃的折射率。）
注：遇到通过作图判断两个量的关系的方法（不是线性关系的，化成线性关系）；
【记录数据】
数项值 次数
1
2
3
入射角

折射角

sin

sin

=sin/sin

【注意事项】
1、玻璃砖应选择宽度较大的(一般要求5cm以上)，以减小确定光路方向时出现的误差，提高测量的准确度。
2、操作时不要用手触摸玻璃砖的光滑光学面，更不能把玻璃砖界面当尺子画界线，以免损坏玻璃砖的光学表面。（先在白纸上画直线作为玻璃砖的界面，再画玻璃砖的另一界面时，对齐玻璃砖的另一长边，用大头针确定两点，并以此两点画直线作为玻璃砖的另一界面。）
3、大头针应垂直地插在纸上，同侧两针之间的距离要稍大些；
4、入射角应在范围内取值较好。入射角过小，折射角更小，测量相对误差增大；入射角过大，导致反射光太强，折射光太弱，像不清楚，不易观察，很难确定、的位置。
5、为检验光路是否正确，可分别从两个侧面看对面的象是否在同一光路上。
6、实验中，一旦玻璃砖宽度所定的界面和画好后，放置的玻璃砖就不要随便移动。如果稍微上下平移了玻璃砖，则对测量结果没有影响，其光路图如图所示，如果玻璃砖稍微倾斜移动，则测得的折射率肯定发生变化。
7、如果插针、的连线过分倾向玻璃砖右侧，且入射角又大于某一数值，会出现隔着玻璃砖沿、方向观察不到、两插针的情况，此时的光路图如图所示，遇到这种情况，可将玻璃砖沿界面向右平移
8、本实验不要求玻璃砖的两个界面保持平行。若界面不平行，仅会改变从玻璃砖内出射光线的方向，对入射界面两侧的光路没有影响，照样能测得其折射率。
【思考题】
1、如果实验室未配备量角器，而是给了刻度尺和圆规，那么可以怎么测量？
（将角度转换成长度比）
2、如果玻璃砖不是梯形，而是半圆型、圆形或三角形，那么可以怎么测量？
（只要能作出光路就可以）
3、在本实验中的光路中你还发现了什么？（出射光与入射光平行）该如何解释这一现象？（光路可逆）

【巩固练习】
1、在测定玻璃的折射率的实验中，对一块两面平行的玻璃砖，用“插针法”找出与入射光线对应的出射光线。现有甲、乙、丙、丁四位同学分别做出如图的四组插针结果。(1)从图上看，肯定把针插错了的同学是 乙 .(2)从图上看，测量结果准确度最高的同学是 丁 .
2、（06江苏高考） 在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面、与玻璃砖位置的关系分别如图①、②和③所示，其中甲、丙两同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖。他们的其他操作均正确，且均以、为界面画光路图。则甲同学测得的折射率与真实值相比 偏小 （填“偏大”、“偏小”或“不变”）。乙同学测得的折射率与真实值相比 不变 （填“偏大”、“偏小”或“不变”）。丙同学测得的折射率与真实值相比 可能偏大、可能偏小、可能不变 。

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