测定玻璃的折射率(成品)

测定玻璃的折射率

【实验目的】：测定玻璃的折射率。

【实验原理】：用插针法确定光路，找出和入射线相应的折射线；用量角器测出入射角i 和折射角r ；根据折射定律计算出玻璃的折射率n=

sin sin 。【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。

【实验步骤】：

①把白纸用图钉钉在木板上。

②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'，如图所示。 ③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'。

④在AO 线段上竖直地插上两枚大头针P 1和P 2。

⑤在玻璃砖的bb'一侧竖直地插上大头针P 3，用眼睛观察调整视线，要使P 3能同时挡住P 1和P 2的像。

⑥同样地在玻璃砖的bb'一侧再竖直地插上大头针P 4，使P 4能挡住P 3本身和P 1与P 2的像。 ⑦记下P 3和P 4的位置，移去玻璃砖和大头针，过P 3和P 4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i=∠AON ，折射角r=∠O'ON'。 ⑧用量角器量出入射角i 和折射角r 的度数。

⑨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。

⑩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。【数据处理】算出不同入射角时

r i

sin sin 的值，求出几次实验中所测r

sin sin 的平均值

【注意事项】：

1．玻璃砖应选用厚度、宽度较大的．2．大头针要插得竖直，且间隔要大些．3．入射角不宜过大或过小，一般在15°～75°之间．4．玻璃砖的折射面要画准，不能用玻璃砖界面代替直尺画界线．5．实验过程中，玻璃砖和白纸的相对位置不能改变．【误差及分析】：

①入射光线、出射光线确定的准确性，要求入射侧、出射侧所插两枚大头针间距宜大点。 ②测量入射角与折射角时的相对误差，故入射角不宜过小。入射角也不宜过大，过大则反

射光较强，出射光较弱。

练习：

1．在用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中，其实验光路如左图所示，对实验中的一些具体问题，下列意见正确的是（）

A ．为了减少作图误差，P 3和P 4的距离应适当取大些

B ．为减少测量误差，P 1、P 2的连线与玻璃砖界面的夹角应尽量取大些

C ．若P 1、P 2的距离较大时，通过玻璃砖会看不到P 1、P 2的像

D ．若P 1、P 2连线与法线NN'夹角较大时，有可能在bb'面发生全反射，所以在bb'一侧就看不到P 1、P 2的像

2．某同学做测定玻璃折射率实验时，用他测得的多组入射角i 与折射角r 作出sini-sinr 图象如图所示，下列判断中哪些是正确的（） A ．他做实验时，研究的是光从空气射入玻璃的折射现象 B ．玻璃的折射率为0.67 C ．玻璃的折射率为1.5

D ．玻璃临界角的正弦值为0.67

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（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（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．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aa ′、bb ′与玻璃砖位置的关系分别如图2－2－9，①、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aa ′、bb ′为界面画光路图．则

a ′

b ′

图7

激光器

甲同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．

乙同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．

丙同学测得的折射率与真实值相比

________________________________________________________________________．

5．如图所示，将刻度尺直立在装满某种透明液体的广口瓶中，从刻度尺上A和B两点射出

的光线AC和BC在C点被折射和反射后都沿直线CD传播，已知刻度尺上相邻两根长刻度线间的

距离为1.0cm，刻度尺右边缘与广口瓶右内壁之间的距离d=2.5cm，由此可知，瓶内液体的折射

率n=。

6、某同学由于没有量角器，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交于B点，

过C点作法线NN’的垂线CD交NN’于D，如图18-5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为。

7、某同学设计了一个测量液体折射率的仪器，如上图所示．在一圆盘上，过其圆心O作两

条互相垂直的直径BC、EF，在半径OA上，垂直盘面插上两枚大头针P1、P2，并保持P1、P2位置

不变，每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使得液面与直径BC相平，EF作

为界面的法线，而后在图中右上方区域观察P1、P2的像，并在圆周上插上大头针P3，使P3正好

挡住P1、P2.同学们通过计算，预先在圆周EC部分刻好了折射率的值，这样只要根据P3所插的

位置，就可直接读出液体折射率的值，则：

(1)若∠AOF＝30°，OP3与OC的夹角为30°，则P3处所对应折射率的值为________．

(2)图中P3、P4两位置________处所对应折射率值大．

(3)作AO的延长线交圆周于K，K处所对应折射率值应为________．

(4)若保持∠AOF＝30°不变，用该装置能测量的最大折射率不超过________．

8、小明同学设计了一个用刻度尺测半圆形玻璃砖折射率的实验

(如图所示)，他进行的主要步骤是：

A．用刻度尺测玻璃砖的直径AB的大小d

B．先把白纸固定在木板上，将玻璃砖水平放置在白纸上，用笔

描出玻璃砖的边界，将玻璃砖移走，标出玻璃砖的圆心O、直径AB、

AB的法线OC

C．将玻璃砖放回白纸的原处，长直尺MN紧靠A点并与直径AB垂直放置

D．调节激光器，使PO光线从玻璃砖圆弧面沿半径方向射向圆心O，并使长直尺MN的左右

两端均出现亮点，记下左侧亮点到A点距离x1，右侧亮点到A点的距离x2.则

(1)小明利用实验数据计算玻璃折射率的表达式n＝________.

(2)关于上述实验以下说法正确的是________．

A．在∠BOC的范围内，改变入射光PO的入射角，直尺MN上可能只出现一个亮点

B．左侧亮点到A点的距离x1一定小于右侧亮点到A点的距离x2

C．左侧亮点到A点的距离x1一定大于右侧亮点到A点的距离x2

D．要使左侧亮点到A点的距离x1增大，应减小入射角

9、如图，画有直角坐标系Oxy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，直边与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。

如果插上了P1、P2两枚大头针，但在第四象限区域内，不

管眼睛放在何处，都无法透过玻璃砖看到P1、P2的像，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

测得了的α、β的值，则玻璃的折射率n=____________.

10、如图所示，半圆形玻璃砖按图中实线位置放置，直边

与BD重合。一束激光沿着半圆形玻璃砖的半径从圆弧面垂直

BD射到圆心O点上。使玻璃砖绕O点逆时针缓慢地转过角度θ（θ<90°），观察到折射光斑和

反射光斑在弧形屏上移动。

①在玻璃砖转动过程中，说法正确的是；

A．折射光斑在弧形屏上沿C→F→B方向移动

B．折射光斑的亮度逐渐变暗

C．折射角一定小于反射角

D．反射光线转过的角度为θ

②当玻璃砖转至θ＝45°时，恰好看不到折射

光线。则此玻璃砖的折射率n= 。

图18-5

图18-4

11、一块玻璃砖有两个相互平行的表面,其中一个表面是镀银的（光线不能通过此表面）.现要测定此玻璃的折射率,给定的器材还有：白纸、铅笔、大头针4枚（P1、P2、P3、P4）、带有刻度的直角三角板、量角器.实验时,先将玻璃砖放到白纸上,使上述两个相互平行的表面与纸面垂直.在纸面上画出直线aa′和 bb′,aa′表示镀银的玻璃表面,bb′表示另一表面,如图6所示.然后,在白纸上竖直插上两枚大头针P1、P2（位置如图）.用P1、P2的连线表示入射光线.ⅰ.为了测量折射率,应如何正确使用大头针P3、P4？试在题图中标出P3、P4的位置.

ⅱ.然后,移去玻璃砖与大头针.试在题图中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角

1与折射角θ2.简要写出作图步骤.

ⅲ.写出用θ1、θ2表示的折射率公式为n= .

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