实验：测定玻璃的折射率

实验：测定玻璃的折射率实验：测定玻璃的折射率1.1.掌握测定玻璃折射率的原理。掌握测定玻璃折射率的原理。2.2.学会插针测定玻璃的折射率。学会插针测定玻璃的折射率。学习目标：学习目标：重点难点：重点难点：1.1.折射光线方向的确定折射光线方向的确定2.2.实验的正确操作及减小误差的方法实验的正确操作及减小误差的方法目标及重难点目标及重难点实验器材实验器材玻玻璃璃砖砖、铅铅笔笔、白白纸纸、木木板板、图图钉钉、大大头头针针、量量角角器、器、直尺直尺(或三角板或三角板)。光线光线AOAO以一定入射角穿过平行玻璃砖，通过以一定入射角穿过平行玻璃砖，通过插针法插针法找出跟找出跟入射光线入射光线AOAO对应的对应的出射光线出射光线OBOB，从而确定，从而确定了玻璃砖中的了玻璃砖中的折射光线折射光线OOOO，量出入射角，量出入射角1和折射和折射角角2的大小的大小实验原理实验原理根据根据nsin1/sin2算出玻璃的折射率算出玻璃的折射率2.2.在在白白纸纸上上画画一一条条直直线线aaaa代代表表两两种种介介质质的的界界面面，过过aaaa上上的的一一点点O O画画出出界界面面的的法法线线NNNN，并并画画一一条条线段线段AOAO作为入射光线。作为入射光线。实验步骤实验步骤3.3.把把长长方方形形的的玻玻璃璃砖砖放放在在白白纸纸上上，使使它它的的一一个个长长边边跟跟aaaa对齐，并画出玻璃砖的另一长边对齐，并画出玻璃砖的另一长边bbbb。1.1.用图钉把白纸固定在木板上。用图钉把白纸固定在木板上。5.5.在玻璃砖在玻璃砖bbbb侧透过玻璃砖观察大头针侧透过玻璃砖观察大头针P P1 1、P P2 2的的像像。调整视线直到。调整视线直到P P1 1的像被的像被P P2 2的像的像挡住；再在挡住；再在bbbb侧插上大头针侧插上大头针P P3 3、P P4 4，使使P P3 3能挡住能挡住P P1 1、P P2 2的像的像，P P4 4能能挡住挡住P P1 1、P P2 2的像及的像及P P3 3本身本身。实验步骤实验步骤6.6.移去玻璃砖，移去玻璃砖，记下记下P P1 1、P P2 2、P P3 3、P P4 4的位置。过的位置。过P P3 3、P P4 4作直线交作直线交bbbb于于OO，连结，连结O O、OO，OOOO是折射是折射光线光线,AON,AON为入射角为入射角1，OONOON为折射角为折射角24.4.在在AOAO线段上竖直地插上两枚大头针线段上竖直地插上两枚大头针P P1 1、P P2 27.7.用用量角器量角器量出入射角量出入射角1 1和折射角和折射角2 2，查出它们，查出它们的正弦值，并把这些数据填入记录表格里的正弦值，并把这些数据填入记录表格里8.8.用上述方法分别求出入射角是用上述方法分别求出入射角是1515、3030、4545、6060、7575时的折射角，查出入射角和折射角的正时的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，记入表格里弦值，记入表格里9.9.算出不同入射角时算出不同入射角时sin1/sin2的值，求出几次的值，求出几次实验时测得数据的平均值，就是玻璃的折射率实验时测得数据的平均值，就是玻璃的折射率实验步骤实验步骤1.1.实验中，玻璃砖在纸上的位置不可移动实验中，玻璃砖在纸上的位置不可移动2.2.用用手手拿拿玻玻璃璃砖砖时时,手手只只能能接接触触玻玻璃璃的的毛毛面面或或棱棱，不不能能触触摸摸光光洁洁的的光光学学面面，严严禁禁把把玻玻璃璃砖砖当当尺尺子子画画玻玻璃砖的另一边璃砖的另一边bbbb.注意事项注意事项3.3.大大头头针针P P1 1与与P P2 2、P P3 3与与P P4 4间间的的距距离离应应大大一一些些以以减减小小确定光路方向时造成的误差。确定光路方向时造成的误差。而且大头针应竖直地插在白纸上。而且大头针应竖直地插在白纸上。看像的时候主要是看大头针针脚的像。看像的时候主要是看大头针针脚的像。4.4.实验时，入射角实验时，入射角1 1不宜过小，否则会增大测量不宜过小，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，角度的误差；入射角也不宜过大，因入射角太大时，折射光线太弱折射光线太弱注意事项注意事项6.6.玻璃砖应选用宽度较大的，宜在玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5cm5cm以上，若宽以上，若宽度太小，则测量误差较大度太小，则测量误差较大5.5.为减小误差，要改变入射角重复实验为减小误差，要改变入射角重复实验,所以应将所以应将每次实验所得的插孔进行编号每次实验所得的插孔进行编号,以免造成混乱以免造成混乱以以sin1值为横坐标、以值为横坐标、以sin2值为纵坐标建立直角值为纵坐标建立直角坐标系，坐标系，多次改变入射角多次改变入射角、测得相应折射角并查出、测得相应折射角并查出它们的正弦值，利用以上数据描点连线，得到一条它们的正弦值，利用以上数据描点连线，得到一条过坐标原点的直线，斜率为过坐标原点的直线，斜率为k k，又根据折射定律可，又根据折射定律可得得nsin1/sin2，则则k k1/n1/n，故玻璃砖折射率，故玻璃砖折射率n n1/k1/k其他方法其他方法1 1在在找找到到入入射射光光线线和和折折射射光光线线以以后后，以以入入射射点点O O为为圆圆心心，以以任任意意长长为为半半径径画画圆圆，分分别别与与AOAO交交于于C C点点，与与OOOO交交于于D D点点，过过C C、D D两两点点分分别别向向NNNN作作垂垂线线，交交NNNN于于CC、DD，用直尺量出，用直尺量出CCCC和和DDDD的长的长其他方法其他方法2 2由于由于sin1CC/CO，sin2DD/DO，而而COCODODO，所以折射率：所以折射率：n1sin1/sin2CC/DD重复以上实验，求得各次折射率的计算值，然后求重复以上实验，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其平均值即为玻璃砖折射率的测量值其他方法其他方法2 2用用半圆形玻璃砖半圆形玻璃砖代替代替长方形玻璃砖长方形玻璃砖，做法如下：，做法如下：其他方法其他方法3 3在玻璃砖另一侧垂直纸在玻璃砖另一侧垂直纸面插大头针面插大头针P P3 3，使，使P P3 3挡挡住住P P1 1、P P2 2的像，连接的像，连接OPOP3 3，作光路图则折射率，作光路图则折射率nsin1/sin2AB/CD在平铺的白纸上垂直纸面插大头针在平铺的白纸上垂直纸面插大头针P P1 1、P P2 2，确定入，确定入射光线，并让入射光线过圆心射光线，并让入射光线过圆心O O，某同学用插针法测定某同学用插针法测定半圆形玻璃砖半圆形玻璃砖的折射率。在平的折射率。在平铺的白纸上垂直纸面插大头针铺的白纸上垂直纸面插大头针P P1 1、P P2 2确定入射光线，确定入射光线，并让入射光线刚好过并让入射光线刚好过O O点点误差分析误差分析该该同同学学在在插插大大头头针针P P3 3前前不不小小心心将将玻玻璃璃砖砖以以O O为为圆圆心心顺顺时时针针转转过过一一小小角角度度，由由此此测测得得玻玻璃璃砖砖的的折射率将折射率将_偏大偏大(填填“偏小偏小”、“偏大偏大”或或“不变不变”)。在做测定玻璃折射率在做测定玻璃折射率n n的实验时：的实验时：(1)(1)甲同学在纸上画出玻璃砖的两个界面甲同学在纸上画出玻璃砖的两个界面abab和和cdcd时时不慎碰了玻璃砖使它向不慎碰了玻璃砖使它向abab方向平移了一些，其后的方向平移了一些，其后的操作都正确但画光路图时，将折射点确定在操作都正确但画光路图时，将折射点确定在abab和和cdcd上，则测出的上，则测出的n n值将值将_误差分析误差分析不变不变(2)(2)乙同学画出的乙同学画出的a ab b和和c cd d都比实际界面向都比实际界面向外侧平移了一些，以后的操作均正确，画光路图时外侧平移了一些，以后的操作均正确，画光路图时将入射点和折射点都确定在将入射点和折射点都确定在a ab b和和c cd d上，则上，则所测出的所测出的n n值将值将_误差分析误差分析偏小偏小(3)(3)丙同学在操作和作图时均无失误，但所用玻璃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不平行则测出的砖的两个界面不平行则测出的n n值值_误差分析误差分析不受影响不受影响