1、实验二十二 测定玻璃的折射率（一）实验目的测定玻璃的折射率。（二）实验原理如图 1 所示，当光线斜射入两平面平行的玻璃砖时，从玻璃砖另一侧射出的光线传播方向不变，只是发生一定的侧移。只要我们能够找出跟某一入射光线对应的出射光线，就能在玻璃砖中画出对应的折射光线，从而可以测出折射角 2。根据光的折射定律 n= sin1/sin2，就可以求出玻璃的折射率。（三）实验器材玻璃砖、量角器、直角三角板、方木板、白纸、大头针、图钉、铅笔。（四）实验步骤1.用图钉将白纸固定在方木板上。2.在白纸上画直线 aa作为玻璃砖的一个界面，过 aa上的一点 O 画界面 aa的法线 NN，再画直线 AO 作为入射光线。
2、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 上竖直插上两枚大头针 P1、P 2，透过玻璃砖观察大头针 P1、P 2的像。移动视线的方向，直到 P1的像被 P2挡住。5.再在观察的这一侧插两枚大头针 P3、P 4，使 P3挡住 P1、P 2，P 4挡住 P3、P 2和 P1。6.记下 P3、P 4的位置，移去玻璃砖和大头针。7.过 P3、P 4引一直线 OB 与 bb交与 O，OB 就表示沿 AO 方向入射的光线通过玻璃砖后的传播路径。8.连接 OO，OO就是玻璃砖内折射光线的路径。入射角 1=AON，折射角2=OON 。用量角器量出入射角和折
3、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里。9.用上面方法分别测出入射角是 30、45 、60时的折射角，查出它们的正弦值，把得到的数据记录在表格里。10.算出不同入射角时 sin1/sin2的比值，比较一下，看它们是否接近于一个常图 1数，求出几次测得的 sin1/sin2的平均值，就是玻璃的折射率。（五）注意事项1.实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且 P1和 P2之间，P 2于 O 之间，P 3于 P4之间，P 3于 O之间距离要稍大一些。2.入射角 1应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜太大，也不宜太小。3.在操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁光学
4、面，更不能把玻璃砖界面当尺子画界线。4.在实验过程中，玻璃砖于白纸的相对位置不能改变。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.由于实验中测出的入射角和折射角是一一对应的，每次实验应将各针孔编号或重画一幅图，以免相混。7.入射点 O 应尽量靠近玻璃砖 aa的左端，使之在玻璃砖的 bb侧能够找到与AO 入射光线对应的出射光线。（六）误差分析1.入射光线、出射光线确定的准确性造成误差，故入射侧、出射侧所插两枚大头针间距应大一些。2.入射角和折射角的测量造成误差，故入射角应适当大一些，以减小测量的相对误差。例题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
5、光路如图 2 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 P4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取大些；C若 P1、P 2的距离较大时，通过玻璃砖会看不到P1、P 2的像；D若 P1、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 P1、P 2的像。图 2图 3答案：A2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 3 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
6、；C玻璃的折射率为 1.5；D玻璃临界角的正弦值为 0.67。答案：ACD3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 4 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=_。答案：1.504.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、P 4，使 P3挡住 P1、P 2的像，P 4挡住 P3和 P1、P 2的像，在纸上标出的大头针位置和三棱轮廓如图 4 所示，(1)在本题的图 5 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=_。答：(1)图略(2)入射角 i 和折射角 r(或角的对边、斜面)(3)sini/sinr图 4图 5
