实验十四 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，abb ′a ′为两面平行的玻璃砖，光线的入射角为θ1，折射角为θ2，根据n ＝sin θ1sin θ2 可以计算出玻璃的折射率． 图1 三、实验器材 木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、三角板、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 ′，并取aa ′上的一点O 为入射点，作过O 的法线NN ′. 3．画出线段AO 作为入射光线，并在AO 上插上P 1、P 2两根大头针． 4．在白纸上放上玻璃砖，使玻璃砖的一条长边与直线aa ′对齐，并画出另一条长边的对齐 线bb ′. 5．眼睛在bb ′的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向，使P 1的像被P 2的像挡 住，然后在眼睛这一侧插上大头 针P 3，使P 3挡住P 1、P 2的像，再插上P 4，使P 4挡住P 3和P 1、P 2的像． 6．移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P 3、P 4的针孔位置确定出射光线O ′B 及出射点O ′， 连接O 、O ′得线段OO ′. 7．用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin θ2. 8．改变入射角，重复实验，算出不同入射角时的sin θ1sin θ2 ，并取平均值． 五、误差分析 1．入射光线和折射光线确定的不准确性． 2．测量入射角和折射角时的误差． 六、注意事项
图2 图3 1．玻璃砖应选用厚度、宽度较大的． 2．大头针应竖直地插在白纸上，且间隔要大些． 3．实验时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． 记忆口诀 白纸上面画边缘，然后才放玻璃砖； 两针决定入射光，再插一针挡两像； 两针两像成一线，去砖画图是重点； 入射线，折射线，做出法线角出现； 入射角，折射角，不大不小是最好； 拿砖要触毛玻面，插针竖直做实验. 例1 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)．现要测定此玻璃砖的折射率，给定的器 材还有：白纸、铅笔、大头针4枚(P 1、P 2、P 3、P 4)、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2所示．然后，在白纸上竖直插上两枚大头针P 1、P 2.用P 1、P 2的连线表示入射光线． (1)为了测量折射率，应如何正确使用大头针P 3、P 4？试在题图中标出P 3、P 4的位置． (2)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θ1与折射角θ2.简要写出作图步骤． (3)写出用θ1、θ2表示的折射率公式n ＝________. 例2 实验室有一块长方体透明介质，截面如图3中ABCD 所 示．AB 的长度为l 1，AD 的长度为l 2，且AB 和AD 边透光，而 BC 和CD 边不透光且射到这两个边的光线均被全部吸收．现让一 平行光束以入射角θ1射到AB 面，经折射后AD 面上有光线射 出．甲、乙两同学分别用不同的方法测量该长方体介质的折射率． (1)甲同学的做法是：保持射到AB 面上光线的入射角θ1不变，用一遮光板由A 点沿AB 缓慢推进，遮光板前端推到P 时，AD 面上恰好无光线射出，测得AP 的长度为l 3，则长方
《测量玻璃的折射率》学习材料 【教学目的】 1．测定一块玻璃砖的折射率； 2．验证光的折射定律。 【实验器材】 1块矩形玻璃砖、刻度尺、量角器、1张8开白纸、4枚大头针、1块木板、铅笔 【实验原理】 用两面平行的玻璃砖来测定玻璃的折射率。当光线斜入射进入两面平行的玻璃砖时，从玻璃砖射出的光线的传播方向是不变的，出射光线跟入射光线相比只有一定得侧移。只要我们找出跟某一入射光线对应的出射光线，就能求出在玻璃中对应的折射光线，从而求出折射角。再根据折射定律，就可以求出玻璃的折射率n=sin i /sin r 。 插针法确定光路的基本原理：当后两枚大头针与前两枚大头针在玻璃中的虚像处于同一视线上时，四枚大头针处于同一光路上。 【实验步骤】 1、把白纸用图钉固定在木板上。 2、在白纸上画一条直线aa '作为界面(如图所示)，过aa '上一点O 作垂直于aa '的直线NN ′作为法线，过O 点画一条入射光线AO ，使入射角i 适当大些。 3、在AO 线上竖直地插两枚大头针1P 、2P ，在白纸上放上被测玻璃砖，使玻璃砖的一个面与aa '重合。 4、沿玻璃砖的另一侧面画一条直线bb '。 5、在玻璃砖的bb '一侧白纸上竖直地立一枚大头针3P ，调整视线，同时移动3P 的位置，使3P 恰好能同时挡住1P 、2P 的像，把大头针3P 竖直插在此时位置。
6、同样，在玻璃砖bb '一侧再竖直地插一枚大头针4P ，使4P 能挡住3P 本身，同时也挡住1P 、2P 的像。 7、移去玻璃砖，拔去大头针，过3P 、4P 做一条直线BO '交bb '于O '点，连接OO '， OO '就是入射光线AO 在玻璃砖内的折射光线，折射角为r 。 8、用量角器量出入射角i 和折射角r 的大小。 9、改变入射角i ，重复上面的步骤再做三、四次。 10、算出不同入射角时，n =sin i /sin r 的值，求出几次实验中n 的平均值就是玻璃的折射率。（或图像法求折射率:用sin i 表示纵坐标，用sin r 表示横坐标，则图线的斜率就是玻璃的折射率。） 注：遇到通过作图判断两个量的关系的方法（不是线性关系的，化成线性关系）； 【记录数据】 数项值 次数 1 2 3 入射角i 折射角r sin i sin r n =sin i /sin r 【注意事项】 1、玻璃砖应选择宽度较大的(一般要求5cm 以上)，以减小确定光路方向时出现的误差，提高测量的准确度。 2、操作时不要用手触摸玻璃砖的光滑光学面，更不能把玻璃砖界面当尺子画界线，以免损坏玻璃砖的光学表面。（先在白纸上画直线作为玻璃砖的界面，再画玻璃砖的另一界面时，对齐玻璃砖的另一长边，用大头针确定两点，并以此两点画直线bb '作为玻璃砖的另一界面。） 3、大头针应垂直地插在纸上，同侧两针之间的距离要稍大些；
测定玻璃折射率教学设计 湖北天门实验高级中学 陈晓锋 物理是一门以实验为基础的学科，因此，实验教学是物理教学中的一个重要环节。如何在实验教学过程中进行科学探究，调动学生的积极性，让他们主动参与、乐于思考、勤于探究，培养其创新能力，是物理教育工作者一直探索的问题。 一．设计背景： 在新课程改革和素质教育的大环境下，如何让学生走出死学的泥潭，如何培养学生的学习兴趣，发散思维能力，探究能力，创新能力和团队合作意识成为当今教育的重点。 物理实验在很多中学都不被重视，原因一，是由于“惯性”，一直以来都不做实验或者很少做实验；原因二，学校硬件跟不上；原因三，由于旧的观念，应试教育的影响，让人们直观的认为学生只要会做题，能拿高分就达到了目的。 以上种种导致了“高分低能”生的出现，导致了学生“只会做题目，不会动手”，让学生陷入死学习的状态，一味地为了做题而做题，从而脱离了实际，学习没有了积极性和主动性，更何谈创造性。 ， 二．设计意图： 《测定玻璃折射率》这个实验难度适中，在历届高考中也频频出现，但如何在上第一节课时就能让学生对之有较高的兴趣并能较好的掌握呢？又如何在理论课的基础上行之有效的培养学生的各种能力？ 本节课采用“找茬法”既调动了学生的积极性，也使学生很好的掌握了本实验的基本原理方法，更重要的是也亲身“体验”了实验过程，达到了意想不到的效果。 本节课设计的难度适用中等基础的学生群体，对于优等生可适当增加课堂容量。 三．设计过程： 授课班级 高二（ ）班，理科普通班 教学目标 知识目标 1、掌握插针法测折射率的方法 能力目标 提高实验操作能力和数据处理能力 德育目标 1、激发学生对物理实验及物理理论学习的兴趣 2、培养团体协作和共同面对困难的精神 教法 主体引导法，自学辅导法 学法 阅读教材，自主探究，小组合作，“找茬法” 教学重点 测定两面平行的玻璃砖的折射率 教学难点 测定玻璃折射率的方法的掌握与能力的培养 实验目的 1、 学会测定折射率的方法 2、 掌握测定两面平行玻璃砖的折射率的基本操作 授课时间 年 月 日 第 节课 实验仪器：玻璃砖、量角器、白纸、铅笔、直尺、计算器、木板、图钉、大头针 （说明：由于新授课过程中实际演示实验学生不便观察实验步骤和现象，故而采用大矩形纸盒代替玻璃砖，以黑板作为“白纸”，以粉笔在黑板上描点代替插针，实验过程模拟进行） 实验原理：用插针法确定出射光线，找出跟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γsin sin i n = 。 复习导入 师：什么是折射定律？
课程论文 题目：对玻璃折射率测定方法的探究 班级：2010级物理学本科班 姓名： 学号： 指导老师： 对玻璃折射率测定方法的探究
摘要：通过不同的方法测定玻璃的折射率，在对实验现象观察的同时，比较不同的方法之间的区别，并将实验结果与真实值比较。 关键词：玻璃，分光计，顶角，偏向角，折射率。 引言：运用钠灯灯光或激光照射玻璃，通过观察折射或反射光的性质来确定玻璃的折射率。 实验方法： （一） 最小偏向角法： 1. 实验仪器与用具：分光计，玻璃三棱镜，钠灯。 2. 实验原理： （1）将待测的光学玻璃制成三棱镜，可用最小偏向角法测其折射率n ．测量原理见图1，光线α代表一束单色平行光，以入射角i 1投射到棱镜的AB 面上，经棱镜两次折射后以i 4角从另一面AC 射出来，成为光线t .经棱镜两次折射，光线传播方向总的变化可用入射光线α和出射光线t 延长线的夹角δ来表示，δ称为偏向角．由图1可知δ＝(i 1－i 2)＋(i 4－i 3)＝i 1＋i 4－A ．此式表明，对于给定棱镜,其顶角 A 和折射率n 已定，则偏向角δ随入射角i 1而变，δ是i 1的函数. （2）用微商计算可以证明，当i 1＝i 4或i 2＝i 3时，即入射光线a 和出射光线t 对称地“站在”棱镜两旁时，偏向角有最小值，称为最小偏向角，用δm 表 示.此时，有i 2＝A /2， i 1＝(A ＋δm )/2，故2 2m A A n sin sin δ+=。用分光计测出棱 镜的顶角A 和最小偏向角δm ,由上式可求得棱镜的折射率n ． 3.实验内容： 3.1棱镜角的测定 图1
置光源于准直管的狭缝前，将待测棱镜的折射棱对准准直管，由准直管射出的平行光束被棱镜的两个折射面分成两部分。在棱镜的另外两侧分别找到狭缝像与竖直叉丝重合，分别记录此时分光计的读数''1212,,,V V V V ，望远镜的两位置所对应的游标读数之差为棱镜角A 的两倍。 3.2最小偏向角的测定 （1）将待测棱镜放置在棱镜台上，转动望远镜使能清楚地看见钠光经棱镜折射后形成的黄色谱线。 （2）刻度内盘固定。缓慢转动载物台，改变入射角，使谱线往偏向角减小的方向移动，用望远镜跟踪谱线观察。 （3）当载物台转到某一位置，该谱线不再移动，如继续按原方向转动载物台，可看到谱线反而往相反的方向移动，即偏向角变大。该谱线偏向角减小的极限位置即为最小偏向角位置。 （4）反复实验，找出谱线反向移动的确切位置。固定载物台，微动望远镜，使叉丝中间竖线对准谱线中心，记录此时分光计的读数12,V V 。 （5）转动载物台，使光线从待测棱镜的另一光学面入射，转动望远镜至对称位置，使光线向另一侧偏转，同上找出对应谱线的极限位置，相应的游标读数为 ' ' 12V V 和。同一游标左右两次数值之差是最小偏向角的2 倍，即 '' 1122()/4m V V V V δ=-+- 4.实验数据记录 表2：最小偏向角
2.学生实验:测定玻璃的折射率 课时过关·能力提升 1.测定玻璃的折射率时,为了减小实验误差,应该注意的是 () A.玻璃砖的宽度应大些 B.入射角应尽量小些 C.大头针应竖直地插在纸面上 D.大头针G1、G2及G3、G4之间的距离应适当大些 解析:玻璃砖的宽度大些,折射光线出射时侧移明显,便于插针和测量,减小误差,选项A正确.入射角小,则光在玻璃中的折射角更小,不便测量,选项B错误.大头针之间的距离适当大些,且竖直地插在纸面上,可使出射光线和折射光线定位准确,减小误差,选项C、D正确. 答案:ACD 2.某同学用插针法测定玻璃砖的折射率,他的实验方法和操作步骤正确无误.但他处理实验记录时发现玻璃砖的两个光学面aa'与bb'不平行,如图所示,则() A.AO与O'B两条线平行 B.AO与O'B两条线不平行 C.他测出的折射率偏大 D.他测出的折射率不受影响 .在光线由bb'解析:如题图所示,在光线由aa'面进入玻璃砖发生的偏折现象中,由折射定律知n=sinα sinβ .若aa'与bb'平行,则i=β,因此α=r,此时入射光线AO与出射光线 射出玻璃砖的现象中,同理n=sinr sini O'B平行.若aa'与bb'不平行,则i≠β,因此α≠r,此时入射光线AO与出射光线O'B不平行,B正确.在具体测定折射率时,要求实验方法、光路均准确无误,折射率的测量值不受aa'与bb'是否平行的影响,D 正确.故正确选项为B、D. 答案:BD 3.用“插针法”测定透明半圆柱玻璃砖的折射率,O为玻璃砖截面的圆心,使入射光线跟玻璃砖的平面垂直,如图所示的四个图中G1、G2、G3和G4是四个学生实验插针的结果:
实验十四测定玻璃的折射率 考纲解读 1.学会用插针法确定光路.2.会用玻璃砖和光的折射定律测定玻璃的折射率． 基本实验要求 1．实验原理 如实验原理图甲所示，当光线AO1以一定的入射角θ1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO1对应的出射光线O2B，从而求出折射光线O1O2和折射角θ2，再根据n ＝sin θ1 sin θ2或n＝ PN QN′ 算出玻璃的折射率． 2．实验器材 木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、三角板、铅笔． 3．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′，并取aa′上的一点O为入射点，作过O点的法线NN′. (3)画出线段AO作为入射光线，并在AO上插上P1、P2两根大头针． (4)在白纸上放上玻璃砖，使玻璃砖的一条长边与直线aa′对齐，并画出另一条长边的对齐线bb′. (5)眼睛在bb′的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向，使P1的像被P2的像挡住，然后在眼睛这一侧插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，再插上P4，使P4挡住P3和P1、P2的像． (6)移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P3、P4的针孔位置确定出射光线O′B及出射点O′，连接O、O′得线段OO′.
(7)用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin θ2. (8)改变入射角，重复实验，算出不同入射角时的sin θ1sin θ2 ，并取平均值． 规律方法总结 1．数据处理 (1)计算法：用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin θ2.算出不同入 射角时的sin θ1sin θ2 ，并取平均值． (2)作sin θ1－sin θ2图象：改变不同的入射角θ1，测出不同的折射角θ2，作sin θ1－sin θ2图象， 由n ＝sin θ1sin θ2 可知图象应为直线，如实验原理图乙所示，其斜率为折射率． (3)“单位圆”法确定sin θ1、sin θ2，计算折射率n . 以入射点O 为圆心，以一定的长度R 为半径画圆，交入射光线OA 于E 点，交折射光线OO ′于E ′点，过E 作NN ′的垂线EH ，过E ′作NN ′的垂线E ′H ′.如实验原理图丙所示，sin θ1＝EH OE ，sin θ2＝E ′H ′OE ′ ，OE ＝OE ′＝R ，则n ＝sin θ1sin θ2＝EH E ′H ′.只要用刻度尺量出EH 、E ′H ′的长度就可以求出n . 2．注意事项 (1)用手拿玻璃砖时，手只能接触玻璃砖的毛面或棱，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bb ′. (2)实验过程中，玻璃砖在纸上的位置不可移动． (3)大头针应竖直地插在白纸上，且玻璃砖每两枚大头针P 1与P 2间、P 3与P 4间的距离应大一点，以减小确定光路方向时造成的误差． (4)实验时入射角不宜过小，否则会使测量误差过大，也不宜过大，否则在bb ′一侧将看不到P 1、P 2的像． 考点一 实验原理与操作 例1 (2012·江苏·12B(2))“测定玻璃的折射率”实验中，在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针 A 、 B ，在另一侧再竖直插两个大头针 C 、 D .在插入第四个大头针D 时，要使它________________．图1是在白纸上留下的实验痕迹，其中直线a 、a ′是描在纸上的玻璃砖的两个边．根据该图可算得玻璃的折射率n ＝________.(计算结果保留两位有效数字)
一 用最小偏向角法测棱镜玻璃折射率 【实验目的】 1．进一步熟悉分光计调节方法； 2．掌握三棱镜顶角，最小偏向角的测量方法。 【实验仪器】 JJY 型分光计、低压钠灯、平面反射镜、等边三棱镜。 【实验原理】 一束平行的单色光，从三棱镜的一个光学面（AB 面）入射，经折射后由另一光学面（AC 面）射出，如图5.11.1所示。入射光和AB 面法线的夹角i 称为入射角，出射光和AC 面法线的夹角i '称为出射角，入射光和出射光的夹角δ称为偏向角。可以证明，当入射角i 等于出射角i '时，入射光和反射光之间的夹角δ最小，称为最小偏向角m in δ。 由图5.11.1可知)''()(r i r i -+-=δ，当'i i =时，由折射定律有'r r =，得 )(2min r i -=δ (5.11.1) 又 因 A A G r r r =-π-π=-π==+)(2' 所以 = r 2 A (5.11.2) 由式（5.11.1）和式（5.11.2）得 2 min δ+= A i 由折射定律有 2 sin 2sin sin sin min A A r i n δ+== (5.11.3) 由式（5.11.3）可知，只要测出最小偏向角min δ（顶角已知），就可以计算出棱镜玻璃对该波长的折射率。 图5.11.2 测最小偏向角示意图 A B C A i i ' r r ' 12δ① ②图5.11.1
【实验内容】 1．正确调整分光计，使其满足实验要求（参阅§3.9） 2．测定玻璃三棱镜对钠光黄光的最小偏向角 如图5.11.2所示，旋载物台，使一光学面AC 与平行光管入射方向基本上垂直。当一束钠黄单色光从平行光管发出平行光射向三棱镜AB 光学面，经过三棱镜AC 光学面折射出来，望远镜从毛面BC 底边出发，沿着逆时针旋转，会看到清晰的狭缝像，说明找到折射光路。此时转动小平台连同棱镜，观察狭缝像运动状态，如果向右移动，偏向角δ变小。再转小平台狭缝像会走到一定位置转折，使δ偏大，此转折点即为该光谱线的最小偏向角位置，把望远镜对准这个转折点，记录下来，为m in T 、min 'T 。然后使望远镜对准入射光（平行光管位置），读取方位为0T 与0'T ，则最小偏向角 ]''[2 1 0min 0min min T T T T -+-=δ 3．计算棱镜折射率 ]''[2 1 0min 0min min T T T T -+-=δ 平均== δ- - n min 4．不确定度计算（绝对不确定度传递公式） min 22min 22)22()( δδ?+???=?n a n a n 5．结果表示 n n n ?±=- 【注意事项】
测定玻璃的折射率 一、类型训练卷 1．(8分)测定玻璃的折射率的基本原理是用插针法确定光路找到跟入射光线相应的______________，用量角器量出测出入射角i和折射角r；根据折射定律计算出玻璃的折射率：_________________________。除了上述原理可以测量玻璃的折射率之外，根据______________只要测量出光在介质中速度v，也可以测量玻璃的折射率。如果测量出某单色光从玻璃射向空气的临界角为C，则该玻璃对此单色光的折射率____________________. 2．（6分）测定玻璃的折射率时，为了减小实验误差应该注意的是（） A．玻璃砖的宽度宜大些 B．入射角应尽量小些 C．大头针应垂直插在纸面上 D．大头针P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大些 3．（6分）（’91全国）在《测定玻璃的折射率》的实验中对一块两面平行的玻璃砖，用“插针法”找出与入射光线对应的出射光线。现有甲、乙、丙、丁四位同学分别做出如图的四组插针结果。（如图1所示）（1）从图上看，肯定把针插错的是。 （2）从图上看测量结果准确度最差的是。 4．（6分）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，在纸上标出的大头 针位置和三棱镜轮廓如图18-2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______或_______。 5．（6分）在用插针法《测定玻璃的折射率》实验中，某同学正确在纸上 画出玻璃砖界面aa’，但画出的界面bb’比实际位置偏高，如图18-3所示。这样 再正确使用插针法，测出的折射率将偏（填“大”或者“小”）。 6．（6分）如图18-4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=。 a’ b’图18-3 图18－1 甲乙丙丁 P1P2 P3 P4 图18-2
实验报告：测量玻璃折射率 高二（ ）班 姓名： 座号： 【实验目的】 1、明确测定玻璃砖的折射原理 2、知道测定玻璃砖的折射率的操作步骤 3、会进行实验数据的处理和误差分析 【实验原理】 如图所示，要确定通过玻璃砖的折射光线，通过插针法找出跟入射光线AO 对应的出射光线O 1B ，就能求出折射光线OO 1和折射角θ2， 再根据折射定律就可算出玻璃的折射率n=2 1 sin sin θθ。 【实验器材】 平木板、 白纸、 玻璃砖1块、 大头针4枚、 图钉4个、 量角器（或三角板或直尺）、 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ad 作为玻璃砖的上界面，画一条线段AO 作为入射光线，并过O 点 画出界面ad 的法线NN 1。 3、把长方形的玻璃砖放在白纸上，使他的一个长边ad 跟严格对齐，并画出玻璃砖的另一个 长边bc.。 4、在AO 线段上竖直插上两枚大头针P 1P 2. 5、在玻璃砖的ad 一侧再插上大头针P 3，调整眼睛观察的视线，要使P 3 恰好能挡住P 1P 2在 玻璃中的虚像。 6、用同样的方法在玻璃砖的bc 一侧再插上大头针P 4，使P 4能同时挡住P 3本身和P 1P 2的虚 像。 7、记下P 3、P 4的位置，移去玻璃砖和大头针。过P 3、P 4引直线O 1B 与bc 交于O 1点，连接 OO 1，OO 1就是入射光线AO 在玻璃砖内的折射光线的方向。入射角θ1=∠AON ，折射角θ2=∠O 1ON 1 8、用量角器量出入射角θ1和折射角θ2。查出入射角和折射角的正弦值，记录在表格里。
9、改变入射角θ1，重复上述步骤。记录5组数据，求出几次实验中测得的 2 1 sin sin θθ的平均值，就是玻璃的折射率。 【注意事项】 1、用手拿玻璃砖时，手只能接触玻璃砖的毛面或棱，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bc 。 2、实验过程中，玻璃砖在纸上的位置不可移动． 3、玻璃砖要选用宽度较大的，宜在5厘米以上，若宽度过小，则测量折射角度值的相对误差 增大；用手拿玻璃砖时，只能接触玻璃毛面或棱，严禁用玻璃砖当尺子画界面； 4、入射角i 应在15°~75°范围内取值，若入射角α过大。则由大头针P 1、P 2射入玻璃中的光 线量减少，即反射光增强，折射光减弱，且色散较严重，由玻璃砖对面看大头针的虚像将暗淡，模糊并且变粗，不利于瞄准插大头针P 3、P 4。若入射角α过小，折射角将更小，测量误差更大，因此画入射光线AO 时要使入射角α适中。 5、上面所说大头针挡住大头针的像是指“沉浸”在玻璃砖里的那一截，不是看超过玻璃砖上方 的大头针针头部分，即顺P 3、P 4的方向看眼前的直线P 3、P 4和玻璃砖后的直线P 1、P 2的虚像是否成一直线，若看不出歪斜或侧移光路即可确定。 6、大头针P 2、P 3的位置应靠近玻璃砖，而P 1和P 2、P 3和P 4应尽可能远些，针要垂直纸面， 这样可以使确定的光路准确，减小入射角和折射角的测量误差。 【实验数据】 实验数据处理的其他方法：
实验：测定玻璃的折射率 考点解读 1．实验原理 如实验原理图甲所示，当光线AO 1以一定的入射角θ1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出与入射光线AO 1对应的出射光线O 2B ，从而求出折射光线O 1O 2和折射角θ2，再根据12sin sin n θθ=或1PN n QN =' 算出玻璃的折射率。 2．实验器材 木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、直尺、铅笔。 3．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 ′，并取aa ′上的一点O 为入射点，作过O 点的法线NN ′。 （3）画出线段AO 作为入射光线，并在AO 上插上P 1、P 2两根大头针。 （4）在白纸上放上玻璃砖，使玻璃砖的一条长边与直线aa ′对齐，并画出另一条长边的对齐线bb ′。 （5）眼睛在bb ′的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向，使P 1的像被P 2的像挡住，然后在眼睛这一侧插上大头针P 3，使P 3挡住P 1、P 2的像，再插上P 4，使P 4挡住P 3和P 1、P 2的像。 （6）移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P 3、P 4的针孔位置确定出射光线O ′B 及出射点O ′，连接O 、O ′得线段OO ′。
（7）用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin θ2。 （8）改变入射角，重复实验，算出不同入射角时的 12 sin sin θθ，并取平均值。 4．注意事项 （1）玻璃砖应选厚度、宽度较大的。 （2）入射角不宜过大或过小，一把为15°~75°。 （3）用手拿玻璃砖时，手只能接触玻璃砖的毛面或棱，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b b ′。 （4）实验过程中，玻璃砖在纸上的位置不可移动。 （5）大头针应竖直地插在白纸上，且玻璃砖每两枚大头针P 1与P 2间、P 3与P 4间的距离应大一点，以减小确定光路方向时造成的误差。 5．实验数据处理 （1）计算法：用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin θ2。算出不同入射角时的12sin sin θθ，并取平均值。 （2）作sin θ1－sin θ2图象：改变不同的入射角θ1，测出不同的折射角θ2，作sin θ1－sin θ2图象，由12 sin sin n θθ=可知图象应为直线，如实验原理图乙所示，其斜率为折射率。 （3）“单位圆”法确定sin θ1、sin θ2，计算折射率n 。 以入射点O 为圆心，以一定的长度R 为半径画圆，交入射光线OA 于E 点，交折射光线OO ′于E ′点，过E 作NN ′的垂线EH ，过E ′作NN ′的垂线E ′H ′。如实验原理图丙所示，12sin =sin EH n E H θθ='' 。只要用刻度尺量出EH 、E ′H ′的长度就可以求出n 。 典型例题 某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所使用的玻璃砖两面平行。正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图所示。
高中物理学习材料 §4.2测定玻璃的折射率 命题人：胡文蓉审题人：胡文蓉 知识点： l. 理解利用插针法确定光路的原理。 2. 了解实验步骤和实验操作中的注意事项。 3. 会根据实验结果作出光路。求出对应的玻璃砖的折射率。 练习： 1．测定玻璃的折射率时，为了减小实验误差，应该注意的是( ) A．玻璃砖的宽度宜大些 B．入射角应尽量小些 C．大头针应垂直的插在纸面上 D．大头针P1、P2及P3、P4之间的距 离适当大些 2．在用插针法测玻璃砖折射率的实验中，学生的实验方法和步骤完全正确，但 测后发现玻璃的两个光学面不平行，则( ) A．入射光线与出射光线一定不平行，测量值偏大 B．入射光线与出射光线一定不平行，测量值偏小 C．入射光线与出射光线一定不平行，测量值仍然正确 D．入射光线与出射光线可能平行，测量值仍然正确 3．某同学做测定玻璃折射率实验时，用他测得的多组入射角θ1 与折射角θ2作出sinθ1－sinθ2图象，如图14－1所示，下列判断中正确的是 ( ) A．他做实验时，研究的是光线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 4．某同学用“插针法”做测定玻璃折射率实验时，他的方 法和操作步骤都正确无误，但他处理实验记录时，发现玻 璃砖的两个光学面aa′和bb′不平行，如图14－2所示， 则( ) A．P1P2与P3P4两条直线平行
B．P1P2与P3P4两条直线不平行 C．他测出的折射率偏大 D．他测出的折射率不受影响 题号 1 2 3 4 答案 5．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 ，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上标出的大 4 头针位置和三棱镜轮廓如图14－5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＝________。 6．某研究性学习小组的同学设计了一个测量液体折射率的 仪器，如图14－6所示，在一个圆盘上，过其圆心O作两 条相互垂直的直线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、 P 的像，并在圆周上插上大头针P3，使P3正好挡住P1、P2。 2 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处所刻折射率的值为________。 (2)图中P3、P4两位置哪一处对应的折射率值较大？答：________。 (3)作AO的延长线交圆周于K，K处对应的折射率值应为________。 7．在用插针法测定玻璃砖的折射率的实验中，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14－7①、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：
实验：测玻璃的折射率复习题选 1、如图所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa'和bb'，O为直线AO与aa'的交点，在直线OA上竖直地插 上P l、P2两枚大头针。下面关于该实验的说法正确的是（） A．插上大头针P3，使P3挡住P2和P l的像 B．插上大头针P4，使P4挡住P3、P2和P l的像 C．为了减小作图误差，P3和P4的距离应适当大些 D．为减小测量误差，P l、P2的连线与玻璃砖界面的夹角应越大越好 E．若将该玻璃砖换为半圆形玻璃砖，仍可用此方法测玻璃的折射率 【答案】ABCE 2、如图所示，插针法“测定平行玻璃砖折射率”的实验中，P1、P2、P 3、P4为所插的针，θ1为入射角，θ2为 折射角。下列说法正确的是（） A．θ1过小会导致θ2不易准确测量 B．θ1过大会导致P1、P2的像模糊 C．P1与P2，P3与P4间的距离适当小些 D．P3、P4的连线与P1、P2的连线不一定平行 【答案】AB 3、①“测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好平行玻璃砖，aa’和bb’分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图1所示．在玻璃砖的一侧插上两枚大头针，P1和P2，用“+”表示大头灯的位置，然后在另一侧透过玻 璃窗观察，并依次插入大头针P3和P4，在插P3和P4时，应使__________________。 图1 图2 ②某同学实验中作出光路图如图2所示，在入射光线上任取一点A，过A点做法线的垂线，B点是垂线与 法线的交点．O点是入射光线与aa’界面的焦点，C点是出射光线与bb’界面的交点，D点为法线与bb’界 面的交点。则实验所用玻璃的折射率n=________（用图中线段表示）。 【答案】①P3挡住P1、 P2的像， P4挡住P3和P1、 P2的像；② AB OC n OA OD =? 4、某小组做测定玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规，笔，白纸。
玻璃折射率的测量 光从真空射入介质发生折射时，入射角i与折射角r的正弦之比行叫做介质的“绝对折射率”，简称“折射率”。折射率是光学介质的一个基本参量，也等于光在真空中的速度c与在介质中的相速v之比。两种介质进行比较时,折射率较大的称光密介质,折射率较小的称光疏介质。某介质的折射率是指该介质对真空的相对折射率。同一介质对不同波长的光，具有不同的折射率；在对可见光为透明的介质内，折射率常随波长的减小而增大，即红光的折射率最小，紫光的折射率最大。通常所说某物体的折射率数值多少（例如，水为1.33，水晶为1.55，金刚石为2.42，玻璃按成分不同则有一定范围1.5 ~1.9），是指对钠黄光（波长5 893×10-10m）而言。 无论在日常的生活中还是在现代工业中，玻璃用品都得到了广泛应用。然而，不同的玻璃制品，采用的玻璃并不完全相同。玻璃的折射率数值越大，表明玻璃使入射光发生折射的能力越强。玻璃折射率作为玻璃性能的一个基本重要参数，在很大程度上决定了玻璃产品性能。在玻璃的制造与生产过程中，需要实时准确地测量玻璃折射率，以保证玻璃的优越性能。本实验将分别用视深法和光路法测量玻璃砖的折射率。 一、实验目的 1．掌握测定玻璃折射率的原理和方法。 2．用读数显微镜测量玻璃折射率。 3．用光路法测定玻璃的折射率。 二、实验仪器 读数显微镜、激光器、游标卡尺、平行玻璃砖、牙签、白纸。 三、实验原理 光线通过两介质的界面折射时，确定入射光线与折射光线 传播方向间关系的定律称为折射定律，它是几何光学基本定律 之一，是各种光学仪器的理论根据。折射定律可表示为 n1sin i =n2sin r 式中i, r分别为入射角和折射角，n1，n2分别为入射介质和折 射介质的折射率。折射率作为反映光学性质的物理量，其大小 不仅取决于介质的种类，也与入射光的波长有关。空气的折射 图1 光线的折射 率近似为1。
高中物理-实验：测定玻璃的折射率练习 1．(浙江温州“共美联盟”高二下学期期末)在利用“插针法”测定玻璃的折射率实验中 ①下列操作可以减小实验误差的是__AC___(填字母代号) A．P1、P2及P3、P4之间的距离适当大些 B．选择平行玻璃砖进行实验 C．入射角适当大些 D．若有几块厚度不同的玻璃砖，应选用厚度较小的 ②正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图所示，此玻璃的折射率计算式为＝ __cosα cosβ __(用图中的α、β表示) 解析：(1)大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些时，相同的距离误差，引起的角度误 差会减小，角度的测量误差会小些。故A正确；作插针法测定折射率时，玻璃砖上下表面不一定要平行。故B错误；为了减小测量的相对误差，选择的入射角应尽量大些，效果会更好。故C正确；若有几块厚度不同的玻璃砖，应选用厚度较大一些的，故D错误。 (2)由图可知，入射角为90°－α，折射角为90°－β；则由折射定律可知：n＝ sin90°－αsin90°－β＝ cosαcosβ 2．(辽宁省铁路实验中学高二下学期期中)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ab、cd与玻璃砖位置的关系分别如图①、②和③所示，其中甲、丙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ab、cd 为界面画光路图。 则甲同学测得的折射率与真实值相比__偏小___(填“偏大”、“偏小”或“不变”)，乙同学测得的折射率与真实值相比__不变___(填“偏大”、“偏小”或“不变”)，丙同学测得的折射率与真实值相比__变小___。 解析：①如图1。测定折射率时，折射角增大，则折射率减小；
此实验报告共六个方案，其中前三个为实验室可做并已测量数据的方案，第一个方案（最小偏向角法）已测量数据并进行了数据处理。 实验目的：测定玻璃折射率，掌握用最小偏向角法测定玻璃折射率的方法，掌握用读数显微镜法测定玻璃折射率的方法，复习分光计的调整等，掌握实验方案的比较，误差分析，物理模型的选择。要求测量精度E≤1%。 方案一，最小偏向角法测定玻璃折射率 实验原理：最小偏向角的测定，假设有一束单色平行光LD入射到棱镜上，经过两次折射后沿ER方向射出，则入射光线LD与出射光线ER间的夹角称为偏向角，如图1所示。 ? 图1最小偏向角的测定 转动三棱镜，改变入射光对光学面AC的入射角，出射光线的方向ER也随之改变，即偏向角 发生变化。沿偏向角减小的方向继续缓慢转动三棱镜，使偏向角逐渐减小；当转到某个位置时，若再继续沿此方向转动，偏向角又将逐渐增大，此位置时偏向角达到最小值，测出最小偏向角 。可以证明棱镜材料的折射率与顶角及最小偏向角的关系式为 实验仪器：分光计，三棱镜。 实验步骤： 1，对分光计进行调节 2，顶角α的测量 利用自准直法测顶角，如下图所示，用两游标来计量位置，分别称为游标1和游标2，旋紧刻度盘 θ和游标2下螺钉是望远镜和刻度盘固定不动转动游标盘，是棱镜AC面对望远镜，记下游标1的读数 1
的读数2θ。转动游标盘，再试AB 面对望远镜，记下游标1的读数'1θ和游标2的读数'2θ。游标两次读数之差21θθ-或者''21 θθ-，就是载物台转过的角度，而且是α角的补角 ''212 1 1802 θθθ θ α? -+-=- 3，最小偏向角法测定玻璃折射率 如下图，当光线以入射角1i 入射到三棱镜的AB 面上后相继经过棱镜两个光学面AB AC 折射后,以 2i 角从AC 出射。出射光线和入射光线的夹角δ称为偏向角。 对于给定三棱镜， 偏向角δ的数值随 入射角1i 的变化而改变。当入射角1i 为某值时(或者1i 与2i 相等时)，偏向角δ将达到最小值0δ，0δ称 为最小偏向角，由几何关系和折射定，可得它与棱镜的顶角A 和折射率n 之间有如下关系： 2 sin 2 sin A A n δ+= A.将待测三棱镜放在载物平台，调节平台到适当的高度，使得从平行光管发出的平行光只有少部分能从三棱镜的上方射入望远镜； B.调节三棱镜的位置使得平行光管的平行光以一定的角度入射到棱镜的AB 面；
2 学生实验:测定玻璃的折射率 知识点一实验步骤、注意事项和误差分析 1．为了使测量结果更精确可以采取的办法是()． A．多次测量取平均值 B．插针间距适当大些 C．插针间距尽量小些 D．入射角尽量大些 2．测定玻璃砖折射率的实验如图4-2-5所示，把玻 璃砖放在白纸上之前应在纸上先画好图上的三 条直线，它们分别是______、______、________， 最后按正确的要求插上大头针P3、P4，由P3、P4 的位置决定了光线________的方位，从而确定了 折射光线________的方向． 3．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4-2-6中①②③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，则这三位同学测得的折射率与真实值相比分别有何变化？ 4．(2012·重庆卷，22)如图4-2-7甲所示为光学实验用的长方体玻璃砖，它的________面不能用手直接接触． 在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔 a、b、c的位置相同，且插在c位置的针正好挡住插在a、b位置的针的像，
但最后一个针孔的位置不同，分别为d、e两点，如图4-2-7乙所示．计算折射率时，用________(填“d”或“e”)点得到的值较小，用________(填“d”或“e”)点得到的值误差较小． 5．某同学用圆柱形玻璃砖做测定玻璃折射率的实验，先在白纸上放好圆柱形玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在圆柱形玻璃砖另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在一侧相继又插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，使P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上标出大头针位置和圆柱形玻璃砖的边界如图4-2-8所示． (1)在图上画出所需的光路． (2)为了测量出玻璃砖的折射率，需要测量的物理量有________(要求在图上标 出)． (3)测出的折射率n＝________. 知识点二数据处理 6．在“测定玻璃砖的折射率”的实验中，有两位同学各设计了一个记录表格，而且都已完成了计算．根据他们设计的表格所反映的信息，判断他们做的是否正确． 甲同学设计的表格是： 次数入射角 θ1 sin θ1 折射角 θ2 sin θ2n n 130°0.50020.9°0.357 1.40 1.40 245 °0.70730.5°0.508 1.39 360°0.86638.0°0.616 1.41
高考回归复习—光学实验之测量玻璃的折射率 1．如图a所示，在测量玻璃折射率的实验中，两位同学先在白纸上放好截面是正三角形ABC的三棱镜，并确定AB和AC界面的位置．然后在棱镜的左侧画出一条直线，并在线上竖直插上两枚大头针P1和P2，再从棱镜的右侧观察P1和P2的像． （1）此后正确的操作步骤是．（选填选项前的字母） A．插上大头针P3，使P3挡住P2的像 B．插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像 C．插上大头针P4，使P4挡住P3的像 D．插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像 （2）正确完成上述操作后，在纸上标出大头针P3、P4的位置（图中已标出）．为测量该种玻璃的折射率，两位同学分别用圆规及刻度尺作出了完整光路和若干辅助线，如图甲、乙所示．在甲、乙图中能够仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是图（选填“甲”或“乙”），所测玻璃折射率的表达式n= （用代表线段长度的字母ED、FG表示）． 2．用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时，先在白纸上放好圆弧状玻璃砖，在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1、P2，然后在玻璃砖的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和P4，使P3挡住P1和P2的像，P4挡住P3以及P1和P2的像，在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓，如图甲所示，其中O为两圆弧圆心，图中已画出经P1、P2点的入射光线。 (1)在图上补画出所需的光路___________
(2)为了测出玻璃的折射率，需要测量入射角和折射角，请在图中的AB分界面上画出这两个角 _________ (3)用所测物理量计算折射率的公式为n＝________． (4)为了保证在弧面CD得到出射光线，实验过程中，光线在弧面AB的入射角应适当________(填“小一些”“无所谓”或“大一些”) (5)多次改变入射角，测得几组入射角和折射角，根据测得的入射角和折射角的正弦值，画出了如图乙所示的图象，由图象可知该玻璃的折射率n＝________ 3．在用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中，其实验光路如图， （1）在实验中，如果用量角器分别量出入射角θ1和折射角θ2，那么，该玻璃砖的折射率的表达式为n=____。 （2）在实验数据的处理中，有两位同学各设计了一个记录表格，而且都已完成了计算，根据他们设计的表格所反应的信息，判断他们论证做得是否正确. 甲同学设计的表格是： 乙同学设计的表格是：