实验 测定玻璃的折射率

~罚霭;《测定玻璃的折射率》实验的改进塔废电池的妙用河南省荣阳师范学校李春耕物理实验《测定玻璃的折射率》,完成的关键是确定对应入射光线AO经玻璃砖之后的出射光线EB的方向,从而找到折射光线OE的方向。(如图一)的位置ab和cd,移去玻璃砖,划出AC与ab的交点0和BD与cd的交点E。则OE就是折射光线。以后的计算、测角与书中相同。改变二平行线的距离,重复上述过程,测出各次的数据,比较一器行,并求出”冬结果的平均值,就得玻璃的折射率。\阶󰀀叫改进蔗糖水解实验方法的尝试河北省保定师范学校彭振京江苏省无锡师范学校昌林宝在现行中师物理教科书中,是用插大头针的方法确定EB的。这种方法操作不便,大头针不易插稳、插直。同时,观察也不方便,实验误差较大。如图二所示,将实验稍作改进,则方法简单,易于操作。先在铺平的白纸上用刻尖的铅笔画两条距离适当的平行直线将玻璃砖放在画好的平行线上并使二平行线经过二个平行平面。转动玻璃砖,直到沿BD方向透过玻璃砖看AC线的像与BD线重合。然后画出玻璃砖二平行平面蔗糖水解演示实验,常用稀硫酸作催化剂,将10%的蔗糖溶液水浴加热数分钟,然后将银氨溶液倒入上述水解液中,以观察银镜的生成。笔者认为按此操作难以得到银镜。经过多次试验将方法改进如下:取10%的蔗糖溶液3ml盛于试管中,滴入浓硫酸3滴加热至沸,冷却后滴入20%的NaoH溶液12一15滴至溶液呈弱碱性(用PH试纸检验)。然后加入Zml的银氨溶液,浸入70℃左右的热水中,即可产生均匀光亮的银镜。改进后的实验,所用时间短,成功率高,现象明显。实验体会:1、蔗糖溶液的水解用浓硫酸代替稀硫酸作催化剂,直接加热至沸,反应迅速,节省水解时间。2、蔗糖水解后,一定要用碱中和,并使碱稍过量,因为银镜反应是在碱性环境下发生的。干电池是人们日常生活中不可缺少的用品。利用废电池可做不少有趣的化学实验。1、自制干电池。把废电池拆开,选择几个锌皮比较完好的将其洗净晾干作为制作干电池的锌筒。拆废电池所得的黑色填充物用水浸泡过滤,晾干,然后称取5克,再加入7克氛化按相混和作为干电池的填充物。用马粪纸按锌筒大小制一圆筒,并用饱和氯化按溶液浸泡透,而后套在锌筒内。用一支旧电池的碳棒立在锌筒的中间,再装入上述制备的填充物,压实再慢慢注入8ml浓度为20%的氯化按溶液,干电池就做成了(装置见图)。在碳棒和锌筒之问接上小电珠就可以看到电珠会发光。2、用废锌皮制取氢气。把废锌皮洗净晾干,就可以用它与酸反应制取氢气,还可结合小学自然课利用课外活动做游艺试验。如用一个空酒瓶,选一个与瓶口合适的带导管的单孔塞。把废锌皮放入瓶中,然后加入稀盐酸(或用食醋代替),然后把塞子塞上,把气球系在玻璃管上一3一2

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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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最小，称为最小偏向角min。

由图5.11.1可知)''()(riri，当'ii时，由折射定律有'rr，得

)(2minri

(5.11.1)

又因

AAGrrr)(2'

所以 r2A

(5.11.2)

由式（5.11.1）和式（5.11.2）得

2minAi

由折射定律有

2sin2sinsinsinminAArin (5.11.3)

由式（5.11.3）可知，只要测出最小偏向角min（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 ABCAiirr12①②图5.11.1

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【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变小。再转小平台狭缝像会走到一定位置转折，使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minT、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

- 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＝__cosαcosβ __(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； - 2 -

用图②测折射率时，只要操作正确，与玻璃砖形状无关；

用图③测折射率时，折射角偏大，所以测得的折射率变小。

3．(四川省绵阳南山实验中学高二下学期期中)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。如图所示，在一个圆盘上，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人液体中，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、P2像，并在圆周上插上大头针P3，使P3，正好挡住P1、P2。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：

12 物理实验报告册

年级 高二 姓名 实验日期

实验课题：测定玻璃折射率

实验目的：应用折射定律测定玻璃的折射率。

实验原理：折射定律

实验器材：玻璃砖，钢直尺，大头针，量角器，图板，图钉，白纸。

实验过程：1．插针

将一张八开的白纸平铺在绘图板上，用图钉固定，玻璃砖平放在纸中央。取一枚大头针，紧贴玻璃砖上底面AE的中点附近，垂直插牢在图板上。插针点为O点，取第二枚大头针，垂直插在O点左上方的O1点。实验者的眼睛在玻璃砖下底面CD的下方，沿水平方向透过玻璃砖观察插在O、O1点处的大头针，移动观察位置，使两枚大头针位于一直线上。然后在玻璃砖下底面CD的下方，沿着O1O的方向再在点O2、O3处插两枚大头针，观察者应看到插在O1、O、O2、O3的四枚大头针在一直线上。

拔下大头针，标好插针点O1、O、O2、O3。

2．作图

取走玻璃砖，连直线O1O、O2O3，延长O3O2交DC边干O′，连OO′。过点O作AE的垂线NN′，则O1O为入射光线，OO′为折射光线，ON为法线，∠O1ON为入射角i，∠O′ON′为折射角i′，如图所示。

3．测量计算。

用量角器在图上量出入射角i及折射角i′，代入折射定律公式n＝sini／sini′，计算出折射率n。

入射角 15。 30。 45。 60。 75。

折射角

实验结论：