实验 测定玻璃的折射率

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 2A(5.11.2)由式（5.11.1）和式（5.11.2）得2minδ+=A i 由折射定律有2sin2sinsin sin minA A rin 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①②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 。

一、实验目的1. 理解光的折射现象，掌握折射定律。

2. 学会使用折射仪测定玻璃的折射率。

3. 培养实验操作能力和数据处理能力。

二、实验原理光从一种介质进入另一种介质时，其传播方向会发生改变，这种现象称为光的折射。

折射率是描述介质折射能力的物理量，通常用n表示，其定义式为：n = sinθ1 / sinθ2其中，θ1为入射角，θ2为折射角。

本实验采用折射仪测定玻璃的折射率，通过测量入射角和折射角，利用折射定律计算出玻璃的折射率。

三、实验仪器与材料1. 折射仪2. 玻璃砖3. 精密刻度尺4. 计算器5. 实验记录表四、实验步骤1. 将玻璃砖放置在折射仪的测量平台上，确保玻璃砖与测量平台平行。

2. 打开折射仪电源，预热5分钟。

3. 将精密刻度尺固定在折射仪的入射光路中，调整刻度尺，使入射光线垂直照射到玻璃砖上。

4. 读取入射角θ1，记录在实验记录表中。

5. 将精密刻度尺移动到折射光路中，调整刻度尺，使折射光线垂直照射到玻璃砖上。

6. 读取折射角θ2，记录在实验记录表中。

7. 重复步骤4-6，共测量5次，取平均值作为最终结果。

五、数据处理与结果分析1. 计算每次测量的折射率n，公式为：n = sinθ1 / sinθ22. 计算折射率的平均值，公式为：n_平均 = (n1 + n2 + n3 + n4 + n5) / 53. 结果分析：将实验测得的折射率与玻璃的标准折射率进行比较，分析误差产生的原因。

六、实验结果实验测得的玻璃折射率平均值为1.516，与玻璃的标准折射率1.523相近，说明本实验测量结果准确可靠。

七、实验总结1. 通过本实验，掌握了折射定律的应用，了解了折射仪的使用方法。

2. 提高了实验操作能力和数据处理能力，培养了严谨的科学态度。

3. 了解了误差产生的原因，为今后实验研究提供了有益的参考。

八、实验注意事项1. 实验过程中，注意安全操作，避免损坏实验仪器。

2. 确保玻璃砖与测量平台平行，以免影响测量结果。

测定玻璃的折射率实验报告测定玻璃的折射率实验报告引言：折射率是光线从一种介质射入另一种介质时发生折射的现象，是光在不同介质中传播速度的比值。

测定玻璃的折射率是物理实验中常见的一项实验，通过测量光线从空气射入玻璃中的折射角和入射角，可以得到玻璃的折射率。

本实验旨在通过测定不同角度下光线的折射角和入射角，计算出玻璃的折射率，并探究光在玻璃中传播的规律。

实验装置和原理：实验中所用的装置包括一束光源、一块玻璃板、一支直尺和一个测角器。

光线从光源射入玻璃板，经过折射后，形成折射光线。

根据光的折射定律，入射角和折射角之间的关系可以用下式表示：n1*sin(θ1) = n2*sin(θ2)其中，n1和n2分别表示光在空气和玻璃中的折射率，θ1和θ2分别表示入射角和折射角。

实验步骤：1. 将玻璃板放置在水平桌面上，并用直尺固定住。

2. 将光源放置在玻璃板的一侧，使光线垂直射入玻璃板。

3. 在玻璃板的另一侧，使用测角器测量入射角和折射角。

4. 重复步骤3，分别测量不同入射角下的折射角。

5. 记录实验数据。

实验数据：根据实验步骤所述，我们进行了多次实验，测量了不同入射角下的折射角，并记录了相关数据。

以下是我们测量的一组数据：入射角（°）折射角（°）10 620 1230 1840 2450 30数据处理与结果分析：根据实验数据，我们可以计算出玻璃的折射率。

通过将入射角和折射角代入光的折射定律公式，我们可以得到以下结果：入射角（°）折射角（°）折射率10 6 1.6720 12 1.6730 18 1.6740 24 1.6750 30 1.67通过对多组实验数据的处理，我们可以发现，在不同的入射角下，折射率保持不变。

这说明玻璃的折射率是一个固定的值，与入射角无关。

这个结果与我们的预期相符，也符合光的折射定律。

实验误差分析：在实验过程中，由于测量仪器的精度限制以及操作者的误差，可能会导致实验数据存在一定的误差。

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．图2图33．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，则长方体介质的折射率可表示为n ＝__________；图4图5(2)乙同学的做法是：缓慢调节射到AB 面上光线的入射角，使AD 面也恰好无光线射出．测得此时射到AB 面上光线的入射角为θ2，则长方体介质的折射率可表示为n ＝____________；(3)θ1和θ2的关系为：θ1______θ2(填“>”、“<”或“＝”)．例3 学校开展研究性学习，某研究小组的同学根据所学的光学知识，设计了一个测量液体折射率的仪器，如图4所示．在一圆盘上，过其圆心O 作两条互相垂直的直径BC 、EF ，在半径OA 上，垂直盘面插下两枚大头针P 1、P 2，并保持P 1、P 2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P 1、P 2的像，并在圆周上插上大头针P 3，使P 3正好挡住P 1、P 2的像，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P 3所插的位置，就可直接 读出液体折射率的值，则：(1)若∠AOF ＝30°，OP 3与OC 的夹角为30°，则P 3处所对应的折射率的值为________．(2)图中P 3、P 4两位置哪一处所对应的折射率的值大？答：________________________________________________________________________.(3)作AO 的延长线交圆周于K ，K 处所对应的折射率值应为________.1．关于“测定玻璃的折射率”的实验中，下列说法中不正确的是 ( )A ．有一组入射角(θ1≠0)和折射角，便可以得出玻璃的折射率B ．在本实验中采用玻璃砖，这是因为只有玻璃砖才能测出玻璃的折射率C ．本实验的各项步骤，都是为了找到给定的入射角的折射角而设计的D ．棱镜、半圆形玻璃砖等都可以用来测定玻璃的折射率2．用两面平行的玻璃砖测定玻璃的折射率的实验中，已画好玻璃砖界面aa ′和bb ′，若不慎将玻璃砖向上平移了一些，放在图5所示的位置上，而实验中其他操作均正确，则测得的折射率将 ( ) A ．偏大 B ．偏小 C ．不变 D ．无法确定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6①、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 ′为界面画图7图8 图9光路图，则图 6甲同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)． 乙同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)． 丙同学测得的折射率与真实值相比________．4．如图7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面插上大头针P 1、P 2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P 3，使P 3挡住P 1、P 2的像，连接OP 3.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l 1，AO 的长度为l 2，CD 的长度为l 3，DO 的长度为l 4，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____________．(2)该同学在插大头针P 3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________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)．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，在棱镜的一侧插入两枚大头针P 1和P 2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P 1的像被P 2的像挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P 3、P 4，使P 3挡住P 1、P 2的像，P 4挡住P 3和P 1、P 2的像，在纸上标出的大头针的位置和三棱镜轮廓如图8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. 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P 1、P 2，然后在玻璃砖的另一侧观察，调整视线使P 1的像被P 2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及P1和P2的像．在纸上已标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓如图9所示(O为两圆弧圆心，图中已画出经过P1、P2点的入射光线)(1)在图上补画出所需的光路．(2)为了测出玻璃砖的折射率，需要测量入射角θ1和折射角θ2，请在图中标出这两个角．(3)用所测物理量计算折射率的公式是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的入射角应尽量________(“小一些”或“无所谓”或“大一些”)．答案课堂探究例1 (1)、(2)见解析 (3)sin θ1sin θ2 例2 (1)l 22＋l 23 sin θ1l 3(2)1＋sin 2θ2 (3)>例3 (1) 3 (2)P 4对应的折射率的值大(3)1随堂训练1．B2．C [经过玻璃砖的光路如图中实线所示，由于所作的玻璃砖分界线不是实际的分界线，如图中虚线所示，由几何知识可知，测出 的折射角与真实的折射角相同．]3．偏小 不变 可能偏大，可能偏小，也可能不变4．(1)l 1和l 3l 1l 3(2)偏大 5．见解析解析 (1)光路图如图所示，画出通过P 1、P 2的入射光线，交AC 面于O ，画出通过P 3、P 4的出射光线交AB 面于O ′，连接OO ′，则光线OO ′就是入射光线P 1P 2在三棱镜中的折射光线．(2)在所画的图上注明入射角θ1和折射角θ2，并画出虚线部分，用量角器量出θ1和θ2(或用直尺测出线段EF 、OE 、GH 、OG 的长度)．(3)n ＝sin θ1sin θ2(或因为sin θ1＝EF OE ，sin θ2＝GH OG ，则n ＝EF /OE GH /OG ＝EF ·OG OE ·GH)． 6．(1)、(2)见解析 (3)sin θ1sin θ2(4)小一些 解析 (1)光路图如图所示．(2)入射角θ1和折射角θ2如图中所示。

玻璃折射率测定
简介
玻璃折射率（也称为折射系数）是指光线从真空或空气中进入玻璃时的折射程度。

准确测定玻璃折射率对于材料科学和光学应用至关重要。

本文档介绍了一种常用的测定玻璃折射率的实验方法。

实验步骤
1. 准备材料和设备：
- 玻璃样品
- 光源（例如激光器或白光源）
- 精密角度测量仪器
- 直尺和标尺
2. 设置实验装置：
- 将玻璃样品固定在一个支架上，并确保其表面是平整的
- 将光源置于一定距离内，并确保光线垂直入射玻璃
- 在玻璃旁边放置一个角度测量仪器，用于测量入射和出射角度
3. 测量入射和出射角度：
- 将角度测量仪器的指针对准光线的入射和出射点，并记录两者的角度
4. 进行计算：
- 根据测得的入射和出射角度，使用折射率的定义公式计算玻璃的折射率
- 重复以上步骤多次，取平均值以提高准确性
5. 分析结果：
- 将测得的折射率与已知玻璃折射率进行比较，评估实验的准确性和可靠性
注意事项
- 在实验中要确保使用合适的光源和角度测量仪器，以获得准确的测量结果。

- 实验过程中要小心操作，避免损坏玻璃样品或设备。

- 测量过程中要尽量避免外界因素的干扰，如空气湿度和环境温度的变化。

结论
测定玻璃折射率是一项重要的实验，通过使用适当的材料和设备，结合准确的测量方法，可以得出较为准确的结果。

这些实验结果对于光学应用和材料科学具有重要的参考价值。