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1、一、实验目的测定玻璃的折射率.二、实验原理如图131 17所示,当光线AO以一定入射角穿过两面平行的 玻璃砖时,通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光线OB,从而确定了玻璃砖中的折射光线OO,量出入射角e和折射1角打,根据n=错误!算出玻璃的折射率.三、实验器材玻璃砖、白纸、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 用图钉把白纸固定在木板上.2 在白纸上画一条直线aa代表两种介质的界面,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长边 bb。4在AO线段上竖直
2、地插上两枚大头针P1、P2.5在玻璃砖bb 一侧透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像,调整视线的方向直到P1的像被P2 的像挡住;再在bb 一侧插上两枚大头针P3、P4,使P3能挡住P1、P2的像,P4能挡住P1、 P2的像及P3本身.6移去玻璃砖,在拔掉P1、P2、P3、P4的同时分别记下它们的位置过P3、P4作直线O B交bb于O,连结O、O,OO就是玻璃砖内折射光线的方向,ZAON为入射角61,ZO ON为折射角62。7用量角器量出入射角6和折射角6的度数,查出它们的正弦值,并把这些数据填入记录表1 2格里.8用上述方法分别求出入射角是15、30、45、60、75。时的折射角,查出入射角和
3、 折射角的正弦值,记入表格里.sin69算出不同入射角时制的值,比较一下,看它们是否接近于一个常数,求出几次实验时测得2数据的平均值,就是玻璃的折射率.一、数据处理的其他方法1在找到入射光线和折射光线以后,以入射点O为圆心,以任意长为半 径画圆,分别与AO交于C点,与OO(或OO的延长线)交于D点, 过C、D两点分别向NN作垂线,交NN于C、D,用直尺量出CC 和DD的长,如图131 18所示.由于sin6 =错误!,sin62 =错误!而CO=DO,所以折射率:3=错误!=错误!。重复以上实验,求得各次折射率的计算值,然后求其平均值即为玻璃砖折射率的测量值.2根据折射定律可得口=错误!,因此
4、有$讪。2 =错误!Sq。在多次改变 入射角、测量相对应的入射角和折射角并计算它们的正弦值的基础 上,以sine值为横坐标、以sine值为纵坐标,建立直角坐标系,如 图131 19所示描数据点,过数据点连线得一条过原点的直线,1求解图线斜率,设斜率为k则k=n,故玻璃砖折射率n=错误!。二、注意事项1实验中,玻璃砖在纸上的位置不可移动.2用手拿玻璃砖时,手只能接触玻璃的毛面或棱,不能触摸光洁的光学面,严禁把玻璃砖当尺 子画玻璃砖的另一边bb3大头针应竖直地插在白纸上,且玻璃砖每一侧的两枚大头针P1与P2间、P3与P4间的距 离应大一些,以减小确定光路方向时造成的误差.4实验时,入射角61不宜过
5、小,否则会增大测量角度的误差;入射角也不宜过大,因入射角 太大时,折射光线太弱.5为减小实验误差,要改变入射角,重复实验,所以应将每次实验所得的插孔进行编号,以免 造成混乱.6玻璃砖应选用宽度较大的,宜在5cm以上,若宽度太小,则测量误差较大.练习1。用三棱镜做测定玻璃折射率的实验,先在白纸上放好三棱镜,在棱镜的一侧插上两枚x大头针P1和P2,然后在棱镜的另一侧观察,调整视线使P1的 像被P2挡住接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3、P4, 使P3挡住P1、P2的像,P4挡住P3和P1、P2的像,在纸上标 出大头针位置和三棱镜轮廓,如图13120所示.(1) 在本题的图上画出所需的光路.(2)
6、 为了测出棱镜玻璃的折射率,需要测量的量是 ,在图上标出它们且标出传播方向.计算折射率的公式是口=。【精讲精析】(1)如图13121,过PP2作直线交AB于O,过 P4作直线交AC于O, 连结oo,就是光在棱镜中的光路图(标上箭头).3 4A(2) 如图13121,还需测量入射角6、折射角61 2(3) 由折射定律得吐错误!。【方法总结】用插针法测玻璃的折射率不受玻璃砖 两侧面是否平行的限制,只要通过插针法能作出光线 的入、出射方向和相应界面,最后作出内部的折射光线, 即可根据折射定律求出玻璃的折射率.练习2。如图13 122所示,某同学用插针法测定一 半圆形玻璃砖的折射率在平铺的白纸上垂直纸
7、面插大头针P1、P2确定入射光线,并让入射 光线过圆心O,在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针P3,使P3挡住Pl、P2的 像,连结OP3。图中MN为分界面,虚线半圆与玻璃砖对称,B、C分别是入射光线、折射光 线与圆的交点,AB、CD均垂直于法线并分别交法线于A、D点.(1) 设AB的长度为11, AO的长度为l2,CD的长度为13, DO的长度为14,为较方便地表示出玻璃砖的折射率,需用刻度尺测量,则玻璃砖的折射率可表示为口=.(2)该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度,由此测得玻璃 砖的折射率将(选填“偏小”、“偏大”或“不变)【精讲精析】(1)如题图所示sin。=错误!,$込。2 =错误!,因此玻璃砖的折射率n=错误!=错误!=1 1 2占因此只需测量1和1即可.1133(2) 当玻璃砖顺时针转过一个小角度时,在处理数据时,认为 11是不变的,即入射角不变,而13减 小,所以测量值n=错误!将变大.