R 3106：1998
前言
本标准是在工业标准化法的基础上，经日本工业标准调查会的审议，由通商产业大臣修订的日本工业标准。因此，JIS R 3106-1985废除，替换为本标准。
日本工业标准
JIS
R 3106：1998 平板玻璃的透射率、反射率、放射率及日光辐射热取得率试验方法 Testing method on transmittance,reflectance and emittance of flat glasses and evaluation of solar heat gain coefficient
序文 本标准是在1990年发行的第一版ISO 9050 Glass in building-Determination of light transmittance,solar direct transmittance,total solar energy transmittance and ultraviolet transmittance,and related glazing factors的基础上，对应部分翻译了国际标准，技术性内容尽量不做更改而制定的日本工业标准，部分规定值（紫外放射透射率及演色性）没有采用。
1. 适用范围 本标准规定了使用分光测光仪求出建筑用平板玻璃（1）对于可视光的透射率、反射率以及对于日光辐射的透射率、反射率、吸收率、常温热放射的放射率的试验方法，以及建筑物窗户上使用这些平板玻璃时，计算日光辐射热取得率的方法。
注（1） 平板玻璃指的是以下玻璃。但是，型板玻璃等扩散透射性玻璃除外。
a） 主要以苏打石灰硅酸盐玻璃为材料，通过连续成形工序制造的平板玻璃。
b） 在a）的表面进行了波长选择反射的光学薄膜加工，即热线反射玻璃等日光辐射波长域的反射玻璃、低放射玻璃等常温热放射波长域的反射玻璃等。
c） 进行了a）或b）加工的组合玻璃、强化玻璃、高强度玻璃等。
d） 以a）～c）的玻璃板为材料的多层玻璃。
2. 引用标准 下列标准通过被本标准引用，而成为本标准的一部分。这些引用标准适用于其最新版。
JIS R 3107 平板玻璃的热阻及建筑中热贯流率的计算方法
JIS Z 8113 照明用语
JIS Z 8120 光学用语
JIS Z 8401 数值的保留方法
3. 定义 本标准中使用的主要用语的定义除了依据JIS Z 8113及JIS Z 8120外，还有下列定义：
a） 可视光透射率（可视光反射率） 垂直射入玻璃面的昼光（2）光束（3）中，透射光束（反射光束）与入射光束的比。
注（2） 在此，昼光指的是国际照明委员会（简称CIE：International Commission on Illumination）所规定的CIE昼光。CIE昼光根据观测数据，用对于波长560mm的相对值表示与黑体放射的颜色温度相同的昼光分光照度分布。
（3） 光束（luminous flux）指的是每个放射波长的放射束（radiant energy flux）与视感度的值的积对波长进行积分（参照JIS Z 8113及JIS Z 8120）。
b） 日光辐射透射率（日光辐射反射率） 垂直射入玻璃面的日光辐射（4）光束中，透
2
射光束（反射束）与入射光束的比。
注（4） 在此，日光辐射指的是直达日光辐射，即透过大气圈直接到达地面的近紫外、可视及近红外波长域（300～2500mm）的放射。
c） 光 与上述a）及b）中定义的光束、放射线的分类不同，在“分光”、“测光”、“光线”、等用语中所使用的“光”与“放射”是同义词，适用于近紫外、可视光、红外放射。
d） 放射率 玻璃板放射入空间内的热放射的放射束（radiant power）与温度相同的黑体放射的热放射光束的比。
e） 日光辐射热取得率 垂直射入玻璃面的日光辐射中，透过玻璃的日光辐射光束与被玻璃吸收并传导至室内的热流束的和，与入射的日光辐射光束的比。
4. 分光透射率与分光反射率的测定
4.1 概要 一张玻璃板时，对该玻璃板自身进行测定；多层玻璃板时，则对该材料的玻璃板进行测定。
可视光及日光辐射波长域的测定使用的是4.3.1的分光测光仪和4.3.2所示的方法，可视光测定附表1、日光辐射测量附表2所示的波长分光透射率及分光反射率。
常温热放射波长域的测定使用4.4.1的分光测光仪和4.4.2所示的方法，测定附表3中所示的波长的分光反射率。
4.2 样本 一张玻璃板时，以从该玻璃板上切取的切片为样本；多层玻璃时，以从各玻璃板上切取的切片为样本。
另外，样本必须是从与产品在相同条件下制造的平板玻璃，或者从进行了薄膜加工的平板玻璃中切取的薄片。尤其是经过薄膜加工的玻璃，从样本的制作到测定的过程中进行储藏与运输时，必须保持干燥状态，避免样本的表面划伤、污染等。
4.3 可视光及日光辐射波长域的测定
4.3.1 分光测光仪 测量用的分光测光仪必须是普通化学分析用的近紫外、可视光、近红外波长域的分光光度计上带有受光用的积分球，而且满足以下条件：
a）波长范围 波长范围为300～2500nm，如果范围在300～2100nm范围内，则必须具有下列c）的测光精度。
b）分解能力 380nm以下的波长其分解能力在5nm以下，380～780nm的波长其分解能力在10nm以下，780nm以上的波长其分解能力在50nm以下。
c）测光精度 780nm以下的波长范围内，测光值的正确率最高1%，重复精度为0.5%以下；780nm以上的波长范围内，测光值的正确率和重复精度分别为2%和1%以下。
d）波长精度 780nm以下的波长范围内分光测光仪的波长偏差为分光仪透射波长频宽中心波长以下1nm，780nm以上的波长范围则为中心波长以下5nm。
4.3.2 测量方法 分光透射率及分光反射率测定的是附表1或附表2中所示的波长值。
4.3.2.1 分光透射率的测定 从样本面的法线方向射入从符合4.3.1的分光测光仪的射出缝中射出的近似于平行的光线束，在其透射光的方向上测定分光透射率。标准样本为光路中不插入样本时的空气层，其分光透射率为1。
备注 样本两个面所构成的角度在10-4rad以上时，样本的透射光用积分球接收。
4.3.2.2 分光反射率的测定 用15°以下的入射角，向背面安装了陷光器的样本面射入接近于平行的光线束，用积分球接收正反射光，测量分光反射率。样本表面的反
射光与从里面射出的一次反射光之间的光轴偏差必须在2mm以下。
反射率的值根据与标准样本的反射率的值的比较来确定。基准镜面反射体为根据绝对反射率测定法确定了反射率的镜面反射体。比较用的标准样本使用的是基准镜面反射体或根据
与其比较确定了反射率的镜面反射体。
4.4 常温热放射的波长域的测定
4.4.1 分光测光仪 测量用的分光测光仪为普通化学分析用的红外分光光度计附带测量正反射用的附件，而且满足以下条件。
a）波长范围 波长范围必须是常温热放射波长域5～50（波数2000～200cm-1）中至少能够测定5～25（波数2000～400cm-1）的范围。
b）分解能力 分解能力用波数表示的话为4cm-1。
c）测光精度 测光标准根据与从分光反射率已知的标准样本中反射的放射束的比较进行确定，测光值的正确率最高在2%以下，重复精度在1%以下。
d）波长精度 分光测光仪的波长偏差用波数表示，为分光测光仪透射波长频宽中心波数以下1cm-1。
4.4.2 分光反射率的测定 以15°以下的入射角向样本面射入放射线束，测量正反射线束如附表3所示的波长。
比较用的标准样本使用浮动板玻璃表面真空镀有铝的表面镜。真空镀膜的标准条件如下所示：真空槽内的气压为1.3×10-3Pa（1×10-5Torr）左右，镀膜速度为每秒钟5nm膜厚左右，镀膜时间约10s，在此时间内，气压不得超过1.3×10-2Pa。标准样本的分光反射率的值原则上根据绝对测定法通过与已检测完的基准表面镜的比较求出，没有已检测完的表面镜时，使用附表3所示的标准反射率。
5. 可视光透射率及可视光反射率的计算
5.1 概要 用分光透射率及分光反射率的值乘以CIE昼光D65的光谱和从CIE亮度的比较感度的波长分布中得到的重价系数，然后进行平均，求出可视光透射率及可视光反射率。分光透射率及分光反射率的值如下所示：一张玻璃板时为4.3中测量的值，多层玻璃时为根据该材料的玻璃板的4.3方法测量的值，然后考虑玻璃板之间的多重反射而计算出的值。
5.2 基础式 由n张（n≧1）玻璃板构成的材料中，可视光透射率通过式（1），可视光反射率通过式（2）求出：
在此，：CIE昼光D65的分光分布。
：CIE亮度标准比视感度。
使用附表1中波长范围为380～780nm的数值。
：由n张玻璃板组成的材料的分光透射率和分光反射率（5.3的
式（3）、式（4）中，i=1，j=n）。
5.3 材料的分光透射率及分光反射率 由n张（n≧1）玻璃板组成的材料中，由室外起
第i（1≦i≦n）至j（j≧i）的（j-i+1）张玻璃板组成的材料的分光透射率及从室
4
外方向入射的分光反射率通过下式（3）及（4）求出：
但是，当j-1=0时，。
在这些式子中，一般来说符号表示从室内方向射入的分光反射率，通过下式求出：
备注 i=j时的材料为一张玻璃板，使用4.3中测量的值。
5.4 材料的可视光透射率及可视光反射率
5.4.1 一张玻璃板时 一张玻璃板的可视光透射率及可视光反射率在式（1）和式（2）中，使用计算出。
及的值为4.3中玻璃板的测定值。
5.4.2 由两张玻璃板组成的多层玻璃板时 由两张玻璃板组成的多层玻璃的可视光透射率及可视光反射率的值使用式（1）及式（2）中的、、式3及式4中i=1、j=2求出的和。
在此，：室外玻璃板的分光透射率
：室外玻璃板的分光反射率（从室外方向射入）
：室外玻璃板的分光反射率（从室内方向射入）
：室内玻璃板的分光透射率
：室内玻璃板的分光反射率（从室外方向入射）
这些值使用4.3中玻璃板的测定值。
5.4.3 由三张玻璃板组成的多层玻璃时 由三张玻璃板组成的多层玻璃的可视光透射率及可视光反射率的值，在式（1）及式（2），、使用、
的值算出。及的值在式（3）及式（4）中用i=1、j=3，通过下式算出：
在此，及在式（3）及式（4）中用i=1、j=2求出，即式（6）及式（7）。
在式（5）中用i=1、j=2而导出下式：
6. 日光辐射透射率、日光辐射反射率及日光辐射吸收率的计算
6.1 概要 用分光透射率、分光反射率的测定值以及从中所导出的分光吸收率的值，乘以表示日光辐射标准光谱分布的重价系数，然后平均，求出日光辐射透射率、日光辐射反射率及日光辐射吸收率。分光透射率、分光反射率及分光吸收率的值如下所示：一张玻璃板时，为4.3中的测定值，多层玻璃时，为该材料的玻璃板的4.3方法中的测定值考虑了玻璃板间的多重反射而计算出的分光透射率、分光反射率及多层玻璃内各玻璃板的分光吸收率的值。
6.2 基础式 由n张（n≧1）玻璃板组成的材料的日光辐射透射率通过式（11）、日光
辐射反射率通过式（12）、材料内各玻璃板的日光辐射吸收率通过式（13），
分别用分光透射率、分光反射率、材料内各玻璃板的分光吸收率乘以附表2中所示的重价系数，然后求出平均值。
在此，：直达日光辐射相对值的标准光谱分布
6
使用附表2中波长范围为300～2100nm的数值。
使用此范围以上的波长时，要记录在所报告的数值中。
：由n张玻璃板组成的分光透射率、分光反射率使用5.3中的式（3）、式（4）求出。
：由n张玻璃板组成的材料中第j张玻璃板的分光吸收率通过6.3求出。 6.3 材料中分光吸收率的计算 由n张（n≧1）玻璃板组成的材料中，从室外数第j（1≦j≦n）张玻璃板的分光吸收率通过下式求出：
但是，当j-1=0时，，当j+1﹥n时，=0。
在此，：第j张玻璃板与同种类的一张玻璃板的分光吸收率（从室外入射）
：第j张玻璃板与同种类的一张玻璃板的分光吸收率（从室外内入射） 其他符号与5.3相同。
6.4 材料中日光辐射透射率、日光辐射反射率、日光辐射吸收率的计算
6.4.1 一张玻璃板时 一张玻璃板的日光辐射透射率、日光辐射反射率及日光辐
射吸收率，在式（11）、式（12）及式（13）中，、及用、
及计算出。
在此，：玻璃板的分光透射率
：玻璃板的分光反射率（从室外方向入射）
：玻璃板的分光吸收率（从室外方向入射）
、使用4.3的测定值。
6.4.2 两张玻璃板组成的多层玻璃时 由两张玻璃板组成的多层玻璃时，整体的日光
辐射透射率及日光辐射反射率在式（11）及式（12）中，及使用
及计算出。室外及室内各玻璃板的日光辐射吸收率及在式（13）中，
使用及计算出。
及与5.4.2所示的式（6）及式（7）相同。
及在式（14）中用n=2、j=1及n=2、j=2得出式（15）及式（16）。
在此，：室外玻璃板的分光透射率
：室外玻璃板的分光反射率（从室外方向入射）
：室外玻璃板的分光反射率（从室内方向入射）
：室外玻璃板的分光吸收率（从室外方向入射）
：室外玻璃板的分光吸收率（从室内方向入射）
：室内玻璃板的分光透射率
：室内玻璃板的分光反射率（从室外方向入射）
：室内玻璃板的分光吸收率（从室外方向入射）
这些分光透射率及分光反射率的值使用4.3中的玻璃板测定值。
6.4.3 由三张玻璃板组成的多层玻璃时 由三张玻璃板组成的多层玻璃时，整体的日光
辐射透射率及日光辐射反射率的值，在式（11）及式（12）中，及用
及算出。三张玻璃板的日光辐射吸收率、及，在式（13）中，
使用、及计算出。在此，及与5.4.3中的式（8）
及式（9）相同。、、在式（14）中用n=3、j=1、2、3得到式（17）、式（18）、式样（19）。
8
在此，及通过式（6）及式（10）求出。
通过从式（4）中导出的下式求出：
7. 常温热放射的放射率的计算
7.1 概要 使用4.4中测定的常温热放射的波长域的分光反射率，通过7.2的方法求出垂直放射率的值。
另外，平板玻璃面的垂直放射率的值为0.896。因此，这里所说的放射率的计算主要适用于表面进行了光学薄膜加工的玻璃。
7.2 垂直放射率的计算 从 4.4中测定的附表3所示的编号i的波长的分光反射率
中，通过式（21）计算出283K热放射的反射率。
备注附表3所示的编号1～30的选定波长的各波长中，根据283K黑体放射的光谱分布得到的重价系数全部是相等的。
测定波长范围的上限在50μm以下的分光测光仪，其上限波长中的值作为在此之上的波长中的值使用。
垂直放射率的值，通过式（22）求出：
8. 日光辐射热取得率
8.1 概要 一张玻璃板时，从8.3的室外/室内表面热传导率与6.4.1中求出的日光辐射吸收率，根据8.4计算出被玻璃吸收并传导至室内的热流与入射的日光辐射的比，然后加上6.4.1中求出的日光辐射透射率，得出日光辐射热取得率。
多层玻璃时，根据8.2求出多层玻璃内各玻璃板之间的热阻，然后从该热阻及室外/室内表面热传导率及6.4.2或6.4.3中得出的日光辐射吸收率中，根据8.5或8.6求出被各玻璃板吸收并传导至室内的热流与日光辐射的日光辐射比的和，然后加上 6.4.2或 6.4.3
中求出的日光辐射透射率，求出日光辐射热取得率。
8.2 多层玻璃的热阻 由n张（n≧2）玻璃板组成的多层玻璃的热贯流阻力为下式计算出的值。
在此，：第j-1和第j层玻璃板之间的中空层热阻通过JIS R 3107的式（2）
计算出。
：室外、室内玻璃板的表面热传导阻力（根据8.3求出的的倒数。）
：多层玻璃的热阻（中空层热阻的合计）
多层玻璃的热阻R根据JIS R 3107用下式表示：
在此，N：中空层的数量（=n-1）
备注 式（24）是JIS R 3107中式（1）将表示构成多层玻璃的各玻璃板的热传导阻力的合计值的右边第二项作为0时的近似式。玻璃板的热传导阻力的值比中空层的热阻小，以计算日光辐射热取得率为目的时，可是忽略不计。因此，各玻璃板的两个表面温度必须相等。
8.2.1 构成多层玻璃的玻璃板温度 求中空层的热导电性时所需的玻璃板温度用下式求出：
由n张（n≧1）玻璃板组成的材料中，当第j张（1≦j≦n）玻璃板的温度为时：
但是，，。
在此，为式（23）的值，为第K张玻璃板的吸收热（入射到一张玻璃板或多层玻璃中的日光辐射放射束，乘以 6.中求出的日光辐射吸收率后得到的值。）
8.2.2 玻璃板的温度标准值 式（25）中为的函数，为的函数，因此
及的正确值需要通过反复收集成束后的数值计算中求出。
由两张玻璃板组成的多层玻璃时，普通品种则使用以下近似值计算热阻R。
夏天 冬天
室外温度 30℃ 0℃
室内温度 25℃ 20℃
两张玻璃板的温度平均值 35℃ 19℃
10
两张玻璃板间的温度差 1℃ 10℃
8.3 室外/室内表面热传导率 一张玻璃板及多层玻璃的室外表面热传导率及室内表面热传导率为下式计算出的值：
在此，为朝向室外和室内的玻璃板的半球放射率，其值使用从7中计算出的垂直放射率的值，根据JIS R 3107的附表1所示的系数进行换算的修正放射率的值。
式（26）右边的第一项为放射传热成分，第二项为对流传热成分。
放射对热成分是一张玻璃板或多层玻璃朝向室外和室内的表面温度函数，对流传热成分是这些表面温度与室外/室内风速函数，在本标准中，近似于表1所示的值。
表1 室外/室内表面热传导率
单位 W/（m2·K）
夏天 冬天
放射 对流 放射 对流
室外
室内
备注 本标准中所讲的表面热传导率的值与计算式全部是外币玻璃窗户等垂直位置的
玻璃。如果要求出除此之外的倾斜角的值，必须使用各自的及的值，而不是上述表面
传导率。
8.4 一张玻璃板的日光辐射热取得率的计算 一张玻璃板的日光辐射热取得率根据下式算出：
在此，：根据6.4.1求出的日光辐射透射率及日光辐射吸收率的值
：玻璃板的表面热传导阻力（8.3中求出的的倒数）
8.5 由两张玻璃板组成的多层玻璃的日光辐射热取得率的计算 由两张玻璃板组成的多层玻璃的日光辐射热取得率根据下式求出：
在此，：根据6.4.2求出的日光辐射透射率及日光辐射吸收率的值。
：室外与室内玻璃板之间的中空层的热阻（8.2中求出的热束的倒数）
：室外、室内玻璃板的表面热传导阻力（8.3中求出的的倒数）
8.6 由三张以上玻璃板组成的多层玻璃的日光辐射热取得率的计算 由n张（n≥1）玻璃组成的材料的日光辐射热取得率通过下式求出：
但是，当k-1=0时，。
在此，：从室外开始第j张玻璃板所吸收的日光辐射热传导至室内的比例。
：根据6.2及6.3求出的日光辐射透射率及日光辐射吸收率的值。
：第k-1张和第k张玻璃板之间的中空层的热阻（8.2中求出的热束的倒数）
：室外、室内玻璃板的表面热传导阻力（8.3中求出的的倒数）
例如，由三张玻璃板组成的多层玻璃板中：
9. 报告 特性值的报告中，可视光透射率、可视光反射率、日光辐射透射率、日光辐射反射率及日光辐射吸收率用百分数，保留小数点后一位；放射率及日光辐射热取得率用对1的比，保留小数点下两位，根据JIS Z 8401的规定进行保留。
使用标准值求得的日光辐射热取得率中，要注明是根据8.2.2及8.3中的夏季还是冬季数值。另外，使用标准值之外的玻璃板的温度和室外、室内表面热传导率的值求出的日光辐射热取得率中注明了其值。
12
附表1 计算可视光透射率及可视光反射率的重价系数
波长
附表2 计算日光辐射透射率、日光辐射反射率及日光辐射吸收率时的重价系数
波长 波宽 重价系数 波长 波宽 重价系数 14
附表3 计算常温热放射的放射率时选定的波长、编号及波长中铝的镀膜
表面镜的反射率标准值
编号 波长
镀膜了Al 的镜面标准反射率
编号
波长
镀膜了Al 的镜面标准反射率
原案制作委员会 构成表
姓名 单位
（委员长） ○藤井正一 芝浦工业大学
境野照雄 东京工业大学
○宿谷昌则 武藏工业大学
富田育男 通商产业省生活产业局
冈林哲夫 工业技术院标准部
稗田祐史 建设省住宅局
○仓山千春 建设省建筑研究所
○黑木胜一 财团法人建材试验中心中央试验所 小野博保 住宅与城市建设公团
铃木邦臣 社团法人建筑业协会
肉道恒信 社团法人新日本建筑家协会
松本 岩 全国平板玻璃批发商业组合联合会 广田 稔 全国平板玻璃工程协同组合联合会 杉山四郎 全国平板玻璃工商协同组合联合会 安田健治 全国多层玻璃工业会
○井田全彦 旭玻璃株式会社
○相泽一弘 日本平板玻璃株式会社
○石川友久 中央平板玻璃株式会社
泷川 信 平板玻璃协会
○三好俊二 平板玻璃协会
（事务局） 山下义嗣 平板玻璃协会
（带○符号的为小委员会委员）
16
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；
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
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】
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：
，量角器（或圆规、三角板），刻度尺 ⑴在图上画出所需的光路． ． 点为圆心、 连线的延长线于C点， 则甲同学测得的 偏大”“偏小”或“不变”）
．在利用插针法测定玻璃砖折射率的实验中： 甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa ′和bb ′后，不小心碰了玻璃砖aa ′方向平移了少许，如图甲所示．则他测出的折射率将__________ 选填“偏大”“偏小”或“不变”)； ．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，现在甲、乙、丙、丁四位同学分别做出如图所示的四组插看，肯定把大头针插错了的同学是从图上看，测量结果准确度最高的同学是______． 2010福建）19．（1）（6分）某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行。正确操作后，做出的光路图及测出的相关角度如图所示。①次玻璃的折射率计算式为n=__________（用图中的12θθ、表示）；②如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减少误差，应选用宽度_____（填“大”或“小”璃砖来测量。 、一些具体问题，下列说法正确的是（ ) 为了减少作图误差，P 3和的距离应适当取大些 为减少测量误差，P 1、P 2与玻璃砖界面的夹角应取大一些的位置.然后，移去玻璃砖与大头针的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角θ1与折射角θ2n ＝____________________. 如图所示，将刻度尺直立在装满某种透明液体的宽的玻璃平板上方的空气中有一点光源S ，从点光入射到玻璃板上表面，经过玻璃板后从下表面射出，若沿此光线传播的光从光源到玻璃板上表面的传播时间与光在玻璃中传播的时间相等，
测定玻璃砖折射率误差的分析 湖北 应城一中 何飞 432400 测定玻璃砖折射率是高中物理选修模块几何光学中考查的实验，该实验操作并不复杂，但是学生在实验中不细心，对实验理论掌握不透彻等因素的影响，造成实验误差的现象比比皆是.由于本实验中先要画出与玻璃砖等宽的平行边界线，然后将玻璃砖放入平行界线中间，并且在后面的实验过程中玻璃不能移动，所以玻璃砖的移动是造成本次实验误差的重要因素，学会如何分析这些原因的形成，有利于指导我们的实验.本文从折射率的定义出发，通过详细的作图分析，深入挖掘形成误差的原因并总结规律. 一、偏大型 一条边界线与玻璃砖上表面对齐，另一条边界线没有对齐玻璃砖的下表面，使得两边界线宽度小于玻璃砖的厚度.作图1分析如下： P 3、P 4是用插针法画出的出射光线，交玻璃砖的下表面于O 1，交所画界线bb '于O 2，则 O 1点为真实的出射光线和玻璃砖的交点，O 2为出射光线和所画有误界线的交点。连接O 1O 2，则光线O 1O 2为真实的折射光线，光线OO 2是实验者认为的折射光线，实则为有误差的折射光线.所以r 2为真实的折射角，r 1为有误差的折射角. 由折射率的定义： 2 sin =sin i n r 真 1sin =sin i n r 测 12 12 sin sin r r r r <∴< n n ∴>测真 即测量结果偏大. 图1
如图2所示，上边界aa'画得低于玻璃砖的上表面，致使aa'和bb'的间距小于玻璃砖的厚度；如图3所示，上边界aa'画得低于玻璃砖的上表面，同时下边界bb'画得高于玻璃砖的下表面，致使aa'和bb'的间距也小于玻璃砖的厚度。在这两种情况中，测量结果均偏大. 二、偏小型 一条边界线与玻璃砖上表面对齐，另一条边界线没有对齐玻璃砖的下表面，使得两边界线宽度大于玻璃砖的厚度.作图4分析如下： P 3、P 4是用插针法画出的出射光线，O 1是出射光线和界线bb'的交点，反向延长与玻璃砖下表面的交点为O 2，连接OO 1和OO 2，则光线OO 1为有误差的折射光线，光线OO 2为真实的折射光线. r 1为有误差的折射角，r 2为真实的折射角. 由折射率的定义可知： 2sin =sin i n r 真 1sin =sin i n r 测 21 21 sin sin r r r r <∴< n n ∴<测真 图 2 图 3 图 4 图 5 图6
评分：大学物理实验设计性实验实验报告 实验题目：用迈克尔逊干涉仪测量玻璃的折射率 班级：电信06-1 姓名：林清伟学号：21 指导教师：方运良 茂名学院技术物理系大学物理实验室 实验日期：2007年11月29 日
《用迈克尔逊干涉仪测玻璃片折射率》实验提要 实验课题及任务 《用迈克尔逊干涉仪测玻璃片厚度》实验课题任务是：根据玻璃的折射率比空气大，当玻璃片加到一个光路中时，必产生一光程差l ?，这个光程差会造成中央条纹会发生位移的现象，根据这一特定的光学现象和给定的仪器，设计出实验方案，测定玻璃的折射率。 学生根据自己所学的知识，并在图书馆或互联网上查找资料，设计出《用迈克尔逊干涉仪测玻璃片的折射率》的整体方案，内容包括：写出实验原理和理论计算公式，研究测量方法，写出实验内容和步骤，然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结果，按撰写科学论文的要求写出完整的实验报告。 设计要求 ⑴ 通过查找资料，并到实验室了解所用仪器的实物以及阅读仪器使用说明书，了解仪器的使用方法，找出所要测量的物理量，并推导出计算公式，在此基础上写出该实验的实验原理。 ⑵ 选择实验的测量仪器，设计出实验方法和实验步骤，要具有可操作性。 ⑶ 测量5组数据，测量玻璃的折射率n 。 ⑷ 应该用什么方法处理数据，说明原因。 ⑸ 实验结果用标准形式表达，即用不确定度来表征测量结果的可信赖程度。 有关提示 若用白光作光源，在一般情况下，不出现干涉条纹。进一步分析还可看出，在2M 、1'M 两面相交时，交线上0=d ，但是由于1、2两束光在半反射膜面上的反射情况不同，引起不同的附加光程差，故各种波长的光在交线附近可能有不同的光程差。因此，用白光作光源时，在2M 、1'M ，两面的交线附近的中央条纹可能是白色明条纹，也可能是暗条纹。在它的两旁还大致对称的有几条彩色的
插针法测定玻璃砖的折射率 实验题目：插针法测定玻璃砖的折射率 实验目的：应用折射定律测定玻璃的折射率，加深对折射定律的理解。 实验器材：玻璃砖、钢直尺、大头针、量角器或圆规、图板、图钉、白纸。 实验原理：当光斜射入两面平行的玻璃砖时，由于r=∠OO′M，又由折射定律可得i=∠A′O′b′，故OA和O′A′平行，即从玻璃砖射出的光线与入射光线平行，只是产生一定的侧移，如图1所示，只要确定入射光线和射出光线的方向，就能用量角器测出入射角i和折射角r，从而由求出折射率。 图1
图2 如图2所示，要确定通过玻璃砖的折射光线，通过插针法找出跟 入射光线对应的出射光线，就能求出折射光线和折射角．再根据折射定律就可计算玻璃的折射率： 。 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作为玻璃砖的上界面，画一条线段 作为入射光线，并过点画出界面的法线； 3、把长方形的玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边跟严格对齐， 并画出玻璃砖的另一个长边； 4、在线段上竖直地插上两枚大头针、；
5、在玻璃砖的一侧竖直地插上大头针，调整眼睛观察的视线， 要使恰好能挡住和在玻璃砖中的虚像； 6、用同样的方法在玻璃砖的一侧再插上大头针、使能同 时挡住本身和、的虚像； 7、记下、的位置，移去玻璃砖和大头针．过、引直线 与交于点，连接、，就是入射光在玻璃砖内的折射光线的方向，入射角=∠ ，折射角=∠ ； 8、用量角器量出入射角和折射角； 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15°、30°、45°、60°和75°时的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，把这些数据也记在表格里； 11、计算出不同入射角时的值，比较一下，看它是否接近一个常数，求出几次实验中 测的的平均值，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两个边 、；
反射棱镜的精度 从玻璃立方体的顶角中切割出一个锥形体，可以制造圆形三棱镜。该锥形体有3个相互垂直的反射面，能够将来自任何方向的入射光线平行地反射回去。反射棱镜的精度取决于多个方面，本快讯较详细地介绍了这些方面的细节内容。 光束角偏差 入射光束和反射光束不平行形成的角差称为光束角偏差。大的光束角偏差将极大降低测距返回信号的强度，并因此降低距离测程。 GPR1/GPR121专业型反射棱镜具有极高的加工精度：光束角偏差小于2弧秒。加工后，每个棱镜都通过inferometer （检测光束角偏差的仪器）检测，以确定其光束角偏差。那些角偏差较大，但仍然小于8弧秒的，将被用于装配GPR111基本型反射棱镜。 棱镜增反镀层 徕卡棱镜在三个直角反射面上有一层镀铜增反层。铜对红外光束具有非常高的反射能力。由于镀层具备耐用性和抗腐蚀性，所以具有很长的使用寿命。市场上许多其他厂家的棱镜在反射面上没有镀层。值得注意的是，这对距离测程、ATR 测程和PowerSearch 测程的影响将降低30%以上。此外，当湿气在反射面凝结成露珠时，将会产生不正确的观测值。 对徕卡来讲，有一个例外是GPR112监测棱镜。该棱镜没有反射镀层，但专利气体充气技术能够有效地阻止露珠的形成。 棱镜消反涂层 徕卡棱镜的前表面有一消除反射的涂层。该涂层极其坚固，还具有保护棱镜表面防止刮擦的特性。若没有该涂层，则棱镜的前表面将会反射部分的EDM 测距信号。在较近的距离上，这将会产生不正确的距离观测结果。上述棱镜消反涂层是针对徕卡EDM 测距信号优化设计的。带有类似涂层的其他品牌的棱镜仍将可能存在部分前表面反射，对距离观测产生不正确的影响。GPH1P 精密棱镜是一个例外。虽然它没有消除反射的前表面涂层，但由于棱镜按一个微小的斜度进行装配，从而可以防止棱镜的前表面直接反射信号返回到EDM 接收器中。 对中精度 对中精度是指棱镜的光学中心与棱镜框架的机械对中轴之间的符合精度。根据棱镜在三角基座上的强制对中支架，可以确定某点测量的3维对中精度。 徕卡棱镜一览表 下表给出了徕卡反射棱镜简要规格说明一览。由此可根据距离测程和精度要求选择相应的反射棱镜。表中对中精度基于SNLL121专业棱镜支架（带有激光对中器）。 棱镜类型光束角偏差（弧秒） 对中精度（毫米） 专业型GPH1P 20.3GPR1/GPR1212 1.0GMP1016 1.0GRZ46 2.0GMP1046n/a 基本型GPR1118 2.0GPR1116 2.0GRZ1016 2.0GPR112 6 n/a 附件快讯——第5期 反射棱镜的精度
实验报告: 测定玻璃的折射率 【实验目的】Array应用光的折射定律测定玻璃的折射率 【实验原理】 如图1所示，在玻璃砖的上方插两颗大头针P1和 P2，在玻璃砖的下方观察时，由于光线的两次折射， P1和P2的虚像将在和的位置。 为了确定沿P1、P2方向射入的光线（在玻璃中） 的折射光线方向，可在玻璃砖下方插和两颗 大头针，并让它们挡住P1′和P2′（在下方观察，可 以看到P1′、P2′、P3、P4在一条直线上）。 P1、P2的连线与玻璃砖上边缘交点为O ，P3、P4 的连线与玻璃砖上边缘交点为O′，连接O、O′即是 玻璃中的。 测量入射角和折射角，利用即可得出 玻璃的折射率。 【注意事项】 1、插针时，P1、P2的间距（或P3、P4的间距）； 2、画出玻璃砖的边线后，在插针的过程中玻璃砖（尤其不要扭动）； 3、入射角不要太大（折射光强度太小），也不要太小（不能反映正弦之比为恒量的规律）； 4、如果是用圆规作数据处理，圆的半径不要太小。 【实验器材】 玻璃砖、白纸、泡沫塑料板（图钉）、、三角板、量角器（或圆规） 【实验步骤】 1、将白纸用图钉钉在泡沫塑料板上。 2、将玻璃砖放在白纸上，借助三角板画出玻璃砖的。 3、按图1所示放好玻璃砖后，插上大头针P1、P2。 4、在玻璃砖的下放观察P1、P2的像，并用大头针挡住它们的像P1′、P2′，将P3插入白纸。 5、再用大头针挡住P1′、P2′和P3, 并插入白纸。 6、取下玻璃砖，用三角板过P1、P2画直线、过P3、P4画直线，分别与玻璃砖的上、下边界线交于O、O′点，连接O、O′得到玻璃中的折射光线。 7、量出入射角和折射角，用折射定律计算玻璃的折射率。 8、改变，重复2~7步骤，多测几组。 【数据处理】
实验报告测量玻璃折射 率 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
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 1sin 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。
实验3：测定玻璃的折射率 一、实验目的：测定玻璃砖的折射率。 二、实验原理： 1.求折射率的公式有： （1）n= r i sin sin （i 为光线在真空中的角，r 为光线在介质中的角） （2）n=C sin 1 （C 为临界角） （3）n=v c （c 为真空中光速，v 为介质中光速） 2.要测玻璃砖的折射率，显然用n=r i sin sin 简便易行 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.将玻璃砖放在白纸上，画出上下两界面，做出法线。让光线从玻璃砖上方射入，下方穿出。做出入射光线和折射光线，用量角器测出入射角i 和折射角r ，代入公式n= r i sin sin 即可求出折射率n 。 2.入射角i 和折射角r 的确定 （1）用插在白纸上的大头针做为入射光源，大头针P 1、P 2在白纸上的插点的连线就是入射光线。 （2）在玻璃砖的另一侧用眼睛观察P 1和P 2的像，并在像的反向延长线上插大头针P 3、P 4。大头针P 3、、P 4在白纸上的插点的连线就是出射光线。 （3）连接入射点和出射点即为折射光线。 五、注意事项： 1.实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且P 1和P 2之间，P 2和O 点之间，P 3和P 4之间，P 3和O ’点之间距离要稍大一些。 2.入射角i 应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜太大。 3.操作时，不能用手触摸玻璃砖的光学面，更不能把玻璃砖界面当尺子用。 4.在实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。 六、数据处理： 1.此实验是通过测量入射角和折射角，然后查数学用表，找出入射角和反射角的正弦值，代入n= r i sin sin 中，求玻璃的折射率。 2.其他处理数据的方法： ① 在找到人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14-2所示. 由于CO CC 'sin = α， DO DD ' sin =β 而CO=DO ，所以折射率' ' sin sin 1DD CC n == βα 重复以上实验，求得各次折射率计算值，然后求其平均值即为玻璃砖折射率的测量值。 图14-2
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。
实验十四 测定玻璃的折射率 一、 考情分析 二、考点知识梳理 (一)实验目的：___________________________________。 (二)实验原理 本实验是利用“插针法”来确定光路。具体的讲是，用“插针法”来确 定两个界面的入射光线和出射光线，如图中21P P 和43P P ，由入射光 线与界面a a '交于图中O 点即入射点，出射光线与界面b b '交于图中 O '点即为出射点，连接O O '即是光在玻璃砖内的折射线，过O 点作 出法线，用量角器量出入射角i 和折射角r ，如图所示，利用____________，求出n (三)实验器材 玻璃砖，白纸，木板，大头针，图钉，量角器，三角板，铅笔。 三、考点知识解读 剖析： （一）、实验步骤： 1.将白纸用图钉按在绘图板上. 2.在白纸上画出一条直线aa ’作为界面(线)，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NN ’. 4.在直线 AO 上竖直插上两枚大头针1P 、2P ，透过玻璃砖观察大头针1P 、2P 的像， 调整视线方向，直到2P 档住1P 的像.再在观察的这一侧插两枚大头针3P 、4P ，使3P 档 图实 14-1 图 甲
住1P 、2P 的像，4P 档住3P 及1P 、2P 的像，记下3P 、4P 的位置. 5 .移去大头针和玻璃砖，过3P 、4P 所在处作直线 O ’B ，与bb ’交于O ’，直线O ’B 就代表了沿AO 方向入射的光线通过玻璃砖后的传播方向. 6.连接OO ’，入射角AON α=∠，折射角β=∠O 'O N ’ .用量角器量出入射角和折射角，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中. 7.用上述方法分别求出入射角分别为300 、450 、600 时的折射角，查出它们的正弦值，填人表格中. 8.算出不同入射角时的比值βαsin sin ，最后求出在几次实验中所测β α sin sin 的平均值，即为玻璃砖折射率的测量值. （二）、注意事项： 1.实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且1P 和2P 之间、2P 与O 点之间、3P 与4P 之间、3P 与 O ’之间距离要稍大一些. 2.入射角α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面.更不能用玻璃砖界面代替直尺画界线. 4.在实验过程中，玻璃砖与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. （三）、其他数据处理方法 此实验是通过测量入射角和折射角，然后查数学用表，找出入射角和折射角的正弦值，再代人β α sin sin = n 中求玻璃的折射率.除运用此方法之外，还有以下处理数据的方法： 1. 在找到人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14-3-3所示. 由于CO CC 'sin = α， DO DD ' sin =β 图实14-2
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；
测量玻璃砖的折射率 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
一、实验目的 测定玻璃的折射率． 二、实验原理 如图13－1－17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O′B，从而确定了玻璃砖中的折射光线 OO′，量出入射角θ1和折射角θ2，根据n＝sinθ1 sinθ2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,∠AON为入射角θ1，∠O′ON′为折射角θ2. 7．用量角器量出入射角θ1和折射角θ2的度数，查出它们的正弦值，并把这些数据填入记录表格里． 8．用上述方法分别求出入射角是15°、30°、45°、60°、75°时的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，记入表格里． 9．算出不同入射角时sinθ1 sinθ2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数据的平均值，就是玻璃的折射率．
第1页 共2页 实验3：测定玻璃的折射率 一、实验目的：测定玻璃砖的折射率。 二、实验原理： 1.求折射率的公式有： （1）n= r i sin sin （i 为光线在真空中的角，r 为光线在介质中的角） （2）n=C sin 1 （C 为临界角） （3）n=v c （c 为真空中光速，v 为介质中光速） 2.要测玻璃砖的折射率，显然用n=r i sin sin 简便易行 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.将玻璃砖放在白纸上，画出上下两界面，做出法线。让光线从玻璃砖上方射入，下方穿出。做出入射光线和折射光线，用量角器测出入射角i 和折射角r ，代入公式n= r i sin sin 即可求出折射率n 。 2.入射角i 和折射角r 的确定 （1）用插在白纸上的大头针做为入射光源，大头针P 1、P 2在白纸上的插点的连线就是入射光线。 （2）在玻璃砖的另一侧用眼睛观察P 1和P 2的像，并在像的反向延长线上插大头针P 3、P 4。大头针P 3、、P 4在白纸上的插点的连线就是出射光线。 （3）连接入射点和出射点即为折射光线。 五、注意事项： 1.实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且P 1和P 2之间，P 2和O 点之间，P 3和P 4之间，P 3和O ’点之间距离要稍大一些。 2.入射角i 应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜太大。 3.操作时，不能用手触摸玻璃砖的光学面，更不能把玻璃砖界面当尺子用。 4.在实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。 六、数据处理： 1.此实验是通过测量入射角和折射角，然后查数学用表，找出入射角和反射角的正弦值，代入n= r i sin sin 中，求玻璃的折射率。 2.其他处理数据的方法： ① 在找到人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14-2所示. 由于CO CC 'sin = α， DO DD ' sin =β 而CO=DO ，所以折射率' ' sin sin 1DD CC n == βα 重复以上实验，求得各次折射率计算值，然后求其平均值即为玻璃砖折射率的测量值。 图14-2