第12章第4课时 实验：测定玻璃的折射率

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1、2012新课程高中物理总复习第一轮福建省鲁科版光学相对论简介４实验：测定玻璃的折射率第十二章1.实验目的(1)会用插针法测定玻璃的折射率.(2)掌握光发生折射时，入射角和折射角的确定方法.2.实验原理如图12-4-1所示，用插针法找出入射光线AO对应的出射光线O′B，确定出射点O′，画出折射光线OO′，然后测量出入射角θ1和折射角θ2，根据　　　　　计算玻璃的折射率.图12-4-13.实验器材白纸、图钉、大头针、直尺、三角板、铅笔、量角器、平木板、长方形玻璃砖.4.实验步骤(1)将白纸用图钉固定在平木板上.

2、(2)在白纸上画出一条直线aa′，作为界面(线)，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)把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟aa′对齐，画出玻璃砖的另一边bb′.(4)在直线AO上竖直插入两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线方向，直到P2挡住P1的像.再在观察的这一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3及P1、P2的像，记下P3、P4的位置.(5)移去大头针和玻璃砖，过P3、P4所在处作直线O′B与bb′交于O′

3、，直线O′B就代表了沿AO方向入射的光线通过玻璃砖后的传播方向.(6)连接OO′，入射角θ1=∠AON,折射角θ2=∠O′ON′.用量角器量出入射角和折射角，从三角函数表中查出它们的正弦值，把这些数据记录在自己设计的表格中.(7)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，求出几次测得的　　　的平均值，作为测得的玻璃的折射率.5.注意事项(1)实验时，应将大头针竖直插在纸上，且P1和P2之间、P2与O之间、P3与P4之间、P3与O′之间距离要稍大一些.(2)入射角θ1应适当大一些，以减小测

4、量角度的误差.但不宜太大，也不宜太小，θ1应在30°到60°之间为宜.(3)在操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁光学面，更不能用玻璃砖界面代替直尺画界线.(4)在实验过程中，玻璃砖与白纸的位置都不能改变.(5)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.6.误差分析主要误差有两个：(1)入射光线和出射光线确定得不够精确，因此要求插大头针时两大头针间距应较大.(2)入射角、折射角测量得不精确，为减小测量角度时的相对误差，入射角要稍大些，但不宜太大，否则光线会从玻璃砖的侧面射出，并且入射角太

5、大时，反射光较强，折射光会相对较弱.用插针法测折射率的方法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12-4-2所示.(1)在本题的图上画出所需的光路.(2)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.(3)计算折射率的公式是n=.图12-4-2(1)如下

6、图所示，连接P1、P2交AB于O点，连接P3、P4交AC于O′点，连接OO′，过O点作AB面的法线MN，延长OO′到G点，使OG=OE，过E点作法线MN的垂线交MN于F点，过G点作法线MN的垂线交MN于H点.(2)量出线段EF和GH的长.(3)由折射定律因为作图时量得OG=OE，所以玻璃的折射率为n=.测定玻璃的折射率时，所给的玻璃砖不一定是平行的，也可能是三角形的、圆形的等等，测量方法没有改变，但思维有了迁移.本题也可以通过直接测量入射角θ1和折射角θ2来计算玻璃的折射率.变式训练1：如图12-4-3所示

7、，画有直角坐标系xOy的白纸位于水平桌面上，M是放在白纸上的半圆形玻璃砖，其底面的圆心在坐标的原点，下边直径与x轴重合，OA是画在纸上的直线，P1、P2为竖直地插在直线OA上的两枚大头针，P3是竖直地插在纸上的第三枚大头针，α是直线OA与y轴正方向的夹角，β是直线OP3与y轴负方向的夹角，只要直线OA画得合适，且P3的位置取得正确，测得角α和β，便可求得玻璃的折射率.图12-4-3某学生利用上述方法测量玻璃的折射率时，在他画出的直线OA上竖直插上了P1、P2两枚大头针，但在y<0的区域内，不管眼睛放在何处，

8、都无法透过玻璃砖看到P1、P2的像，他应该采取的措施是.若他已透过玻璃砖看到了P1、P2的像，确定P3位置的方法是.若他已正确地测得了α、β的值，则玻璃的折射率n=.解析：这是一道利用光的折射知识进行介质玻璃折射率测量的实验题．某同学在y<0的区域内，不管眼睛放在何处，都无法透过玻璃砖看到P1、P2的像，只能说明光在从玻璃向空气传播时因入射角过大而发生了全反射，采取的措施是另画一条更靠近y轴正方向的直线OA，把大