插针法测定玻璃砖的折射率(精)

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 isin 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=vc（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=risin 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=risin 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=risin 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， DODD '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。

测定玻璃的折射率测试要点：1、实验目的：测定玻璃的折射率。

2、实验原理：用插针法确定光路，找出和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n=。

3、实验器材：玻璃砖、白纸三张、木板、大头针四枚、图钉四枚、量角器、三角板（或直尺）、铅笔。

4、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aa'作为界面，画一条线段AO作为入射光线，并过O点画出界面aa'的法线NN'，如图所示。

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个长边bb'。

④在AO线段上竖直地插上两枚大头针P1和P2。

⑤在玻璃砖的bb'一侧竖直地插上大头针P3，用眼睛观察调整视线，要使P3能同时挡住P1和P2的像。

⑥同样地在玻璃砖的bb'一侧再竖直地插上大头针P4，使P4能挡住P3本身和P1与P2的像。

⑦记下P3和P4的位置，移去玻璃砖和大头针，过P3和P4引直线O'B与bb'交于O'点，连接O与O'，OO'就是玻璃砖内的折射光线的方向，入射角i=∠AON，折射角r=∠O'ON'。

⑧用量角器量出入射角i和折射角r的度数。

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30°，45°，60°时的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，把这些数据记在表格里。

⑾算出不同入射角时的值。

比较一下，看它们是否接近一个常数，求出几次实验中所测的平均值，这就是玻璃的折射率。

5、重要注意事项：①玻璃砖要厚。

②入射角应在30°到60°之间。

③大头针的间距应较大些。

④玻璃砖的折射面要画准。

⑤大头针要插得竖直。

6、误差及分析；①入射光线、出射光线确定的准确性，要求入射侧、出射侧所插两枚大头针间距宜大点。

用用插插针针法法测测定定玻玻璃璃折折射射率率【实验目的】1．掌握光发生折射时入射角和折射角的确定方法。

2．学会用插针法测定玻璃折射率。

【实验原理】当光线AO 以一定的入射角穿过两面平行的玻璃砖时，其光路图如图所示，只要画出入射光线AO 、出射光线O 、B 及界面aa 、、 bb 、，就能画出折射光线OO 、，量出入射角i 、折射角γ，代入21sin sin θθ=n 能算出n 。

【【实验器材】】长方形玻璃砖一块 白纸一张，大头针四枚，铅笔一支，直尺一把，量角器一个，图钉四颗【实验步骤】1、在平板上铺白纸并用图钉固定，在白纸上画一直线aa 、作为界面，过aa 、上的一点O 画出界面的法线NN 、。

并画出一条线段AO 作为入射光线。

2、把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的一边跟aa 、重合，再画出玻璃砖的另一bb 、。

3、在线段AO 上竖直地插上两枚大头针P1、P2，并使它们距离远一些。

P2距离玻璃砖近一些。

4、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的像挡住为止，再在观察这一侧插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1 、P2的像，P4挡住P1、P2的像及P3本身。

同时使P3距离玻璃砖近些，P4距离P3远些。

5、移去玻璃砖，在拔掉P1、P2、P3、P4的同时分别记住它们的位置，过P3P4作直线O 、B 交bb 、于O 、。

连接OO 、，OO 就是折射光线的方向，∠AON 为入射角，∠O 、ON 、为折射角。

6、用量角器量出入射角和折射角的度数，查出它们的正弦值，并把这些数据记录在表格里。

7、用上述方法分别求出入射角为15o 30o45o 60o 75o 时的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，记入表格里。

8、算出不同的入射角时的12θθ及12sin sin θθ值，求出几次实验中12sin sin θθ的平均值就是玻璃砖的折射率。

【 注意事项】1、插针P1与P2，P3 与P4的间距要适当的大些，不要靠得太近，选择玻璃砖时，宽度宜大些，这样可以减少确定光路方向时出现的误差。

插针法测定玻璃砖的折射率实验插针法测定玻璃砖的折射率实验【实验原理】光线射向底面平行的玻璃砖后将在玻璃砖内发生偏转，而出射光线与入射光线平行。

由插针法可以确定入射光线与出射光线的路径，而由光线在玻璃砖底面上的入射点和出射点可以确定光线在玻璃砖内的传播路径，从而能测出光线射向玻璃砖的入射角i和在玻璃砖内的折射角i′，由n=sini/sini′即能求出玻璃的折射率。

【目的和要求】应用折射定律测定玻璃的折射率，加深对折射定律的理解。

【仪器和器材】玻璃砖(J2506型)，钢直尺，大头针，量角器或圆规，图板，图钉或透明胶带，白纸或坐标纸。

【实验方法】1.插针将一张八开的白纸或坐标统，平铺在绘图板上，用图钉或透明胶带固定，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sini′=P′B′/Rn=sini/sini′=PB/P′B′用钢直尺测出PB及P′B′，代入上式即可计算出折射率。

根据图5.1-2，用上述两种方法测得的结果列在表中。

表 1ii′nPBP′B′n45°28°1．5180．7毫米53．8毫米1．50【思考题】1.为了提高实验的精度，减小误差，在图5.1-2中下面的哪种办法是可取的?(1)增大插针O、O1之间的距离。

(2)减小插针O、O1之间的距离。

(3)适当增大入射角i。

(4)减小入射角i。

2.有同学认为实验时如所用玻、璃砖太厚，当入射角太大时，将会在玻璃砖第二个表面产生全反射，使实验无法进行。

实验：测定玻璃的折射率1．实验原理：用插针法找出与入射光线AO对应的出射光线O′B，确定出O′点，画出折射光线OO′，然后测量出角θ1和θ2，代入公式计算玻璃的折射率．2．实验器材：白纸、图钉、大头针、直尺、铅笔、量角器、平木板、长方形玻璃砖．3．实验过程：(1)铺白纸、画线．①如图所示，将白纸用图钉按在平木板上，先在白纸上画出一条直线aa′作为界面，过aa′上的一点O画出界面的法线MN，并画一条线段AO作为入射光线．②把玻璃砖平放在白纸上，使它的长边跟aa′对齐，画出玻璃砖的另一条长边bb′.(2)插针与测量．①在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2，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挡住，再在观察的这一侧依次插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P1、P2的像及P3，记下P3、P4的位置．②移去玻璃砖，连接P3、P4并延长交bb′于O′，连接OO′即为折射光线，入射角θ1＝∠AOM，折射角θ2＝∠O′ON.③用量角器测出入射角和折射角，查出它们的正弦值，将数据填入表格中．④改变入射角θ1，重复实验步骤，列表记录相关测量数据．4．数据处理：计算每次的折射率n，求出平均值n.5．注意事项(1)玻璃砖应选用厚度、宽度较大的．(2)大头针要插得竖直，且间隔要大些．(3)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．1．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P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，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、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所示．(1)在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__________________．解析：(1)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 ′，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)根据折射率的定义可知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 . 答案：(1)见解析 (2)θ1和θ2(或线段EF 、OE 、GH 、OG 的长度) (3)n ＝sin θ1sin θ2⎝⎛⎭⎫或n ＝EF ·OG OE ·GH 2．在“测定玻璃的折射率”的实验中，某同学经正确的操作，插好了4枚大头针P 1、P 2和P 3、P 4，如图所示．(1)在坐标线上画出完整的光路图，并标出入射角θ1和折射角θ2.(2)对你画出的光路图进行测量，求出该玻璃的折射率n ＝________(结果保留2位有效数字)．解析：(1)过P 1、P 2作直线与玻璃砖长表面交于O 点，过O 点作长表面的垂线EF ，即为过O 点的法线；过P 3、P 4作直线与玻璃砖短表面交于O ′点，过O ′点作短表面的垂线MN ，即为过O ′点的法线；连接O 、O ′两点；从P 1到P 4在三段线段上依次标出方向．如图所示．(2)根据图可知sin θ1＝222＋22＝22 sin θ2＝112＋1.752＝465 根据折射率公式得n ＝sin θ1sin θ2＝22465＝1308＝1.4 答案：(1)见解析 (2)1.43．(2016·福建晋江联考)在“测定玻璃折射率”的实验中，如图所示为所插四枚大头针的位置，aa ′为事先确定好的玻璃砖的其中一平行边，bb ′为准确操作时应画出的玻璃砖的另一平行边．(1)如果在实验过程中不小心将玻璃砖向上平移了一些，bb ′移到图中虚线①位置，而在作光路图时aa ′不变，则所测得的折射率将________(填“偏大”“偏小”或“不变”)；(2)若所使用的玻璃砖的bb ′边与aa ′不平行(如图虚线②所示)，其他操作无误，则所测得的折射率将________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．解析：(1)如果在实验过程中不小心将玻璃砖向上平移了一些，bb ′移到图中虚线①位置，而在作光路图时aa ′不变，作出光路图如图所示，测量得到的入射角没有变化，而折射角偏小，根据折射率公式n＝sin i sin r可知，所测得的折射率将偏大．(2)测折射率时，只要操作正确，与玻璃砖形状无关．所以若所使用的玻璃砖的bb′边与aa′不平行，其他操作无误，则所测得的折射率将不变．答案：(1)偏大(2)不变课时规范训练[基础巩固题组]1．(多选)已知介质对某单色光的临界角为θ，则()A．该介质对此单色光的折射率为1 sin θB．此单色光在该介质中传播速度为c sin θ(c为真空中光速) C．此单色光在该介质中的波长是真空中波长的sin θ倍D．此单色光在该介质中的频率是真空中的1 sin θ解析：选ABC.介质对该单色光的临界角为θ，它的折射率n＝1sin θ，A正确；此单色光在介质中的传播速度v＝cn＝c sin θ，B正确；波长λ＝vf＝c sin θc/λ0＝λ0sin θ，C正确；光的频率是由光源决定的，与介质无关，D错误．2．如图，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b，波长分别为λa、λb，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为n a、n b，则()A．λa＜λb，n a＞n bB．λa＞λb，n a＜n bC．λa＜λb，n a＜n bD．λa＞λb，n a＞n b解析：选B.由题图可知，在入射角相同的情况下，光线a的偏折程度小于光线b的偏折程度，因此光线a的折射率小于光线b的折射率，故选项A、D错误；由于折射率越大频率越高，因此光线a的频率小于光线b的频率，由c＝λν可知光线a的波长大于光线b的波长，选项B正确．3．某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n.如图甲所示，O是圆心，MN是法线，AO、BO分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径．该同学测得多组入射角i 和折射角r，作出sin i－sin r图象如图乙所示．则()。

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＝错误!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sinθ1sinθ2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．一、数据处理的其他方法1．在找到入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13－1－18所示．由于sinθ1＝错误!，sinθ2＝错误!.而CO＝DO，所以折射率:n1＝错误!＝错误!。

四、高考物理实验方法：插针法测玻璃折射率【目的和要求】应用折射定律测定玻璃的折射率，加深对折射定律的理解。

【仪器和器材】玻璃砖（J2506型），钢直尺，大头针，量角器或圆规，图板，图钉或透明胶带，白纸或坐标纸。

【实验方法】1．插针将一张八开的白纸或坐标统，平铺在绘图板上，用图钉或透明胶带固定，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< /SPAN>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。

笔尖贴紧玻璃砖画下它的轮廓线AECD，如图5．1－1所示。

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5．1－2所示。

3．测量计算 根据图5．1－2，有两种计算折射率的方法。

（1）用量角器在图5．1－2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 。

（2）如图5．1－2所示，延长OO′，以O 为圆心，R （大于100毫米）为半径作圆，分别与入射光线O1O 交于P ，与折射光线OO′的延长线交于P′。

过PP′作NN′的垂线，垂足分别为BB′，刚sini ＝PB ／R sin i′＝P′B′／R n ＝sini ／sini′＝PB ／P′B′ 用钢直尺测出PB 及P′B′，代入上式即可计算出折射率。

根据图5．1－2，用上述两种方法测得的结果列在表中。