大学居家物理实验漫反射法测量玻璃折射率

测定玻璃的折射率知识元测定玻璃的折射率知识讲解一、实验目的测定玻璃的折射率．二、实验原理折射率公式n=．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．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′．3．把长方形的玻璃砖放在白纸上，使它的一条边跟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、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、P2的像．7．记下P3、P4的位置，移去玻璃砖和大头针，过P3、P4画直线O′B与bb′交于O′点，连接OO′，OO′就是玻璃砖内的折射光线的方向，入射角θ1=∠AON，折射角θ2=∠O′ON′．8．用量角器量出入射角θ1和折射角θ2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．用上面的方法分别作出入射角是30°、45°、60°时的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，把这些数据也记在表格里．11.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．12．也可用如下方法求折射率n．用圆规以O为圆心，任意长为半径画圆，交入射线于P点，交折射线于Q点；过P作法线的垂线，交于N，过Q作法线的垂线，交于N′；用刻度尺分别测出PN和QN′之长，则n=．五、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aa′、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，且玻璃砖每一侧的两枚大头针P1和P2间、P3和P4间的距离应尽量大一些，以减少确定光路方向时造成的误差．4．实验时入射角不宜过小，否则会使入射角和折射角的值偏小，增大测量误差；入射角也不宜过大，否则在bb′一侧要么看不到P1、P2的虚像，要么看到P1、P2的像模糊不清，并且变粗，不便于插大头针P3、P4．例题精讲测定玻璃的折射率例1.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。

实验十八：测定玻璃的折射率【实验播放】1、实验目的：(1)通过实验明确光通过平行玻璃板时的光路规律；(2)学会对光线的入射角和折射角的确定，并根据折射定律计算出玻璃的折射率。

2、实验原理：如图1所示为两面平行的玻璃砖对光路的侧移．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'，量出入射角i 和折射角r ，据n =ri sin sin 计算出玻璃的折射率。

3、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，4、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bb ′．(4)在直线AO 上竖直插上两枚大头针P l 、P 2，透过玻璃砖观察大头针P l 、P 2的像，调整视线方向直到P 2的像挡住P 1的像．再在观察者一侧竖直插上两枚大头针P 3、P 4，使P 3挡住P l 、P 2的像，P 4挡住P 3及P l 、P 2的像，记下P 3、P 4的位置．(5)移去大头针和玻璃砖，过P 3、P 4所在处作直线O'B 与bb ′交于O'，直线OO'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i =∠AON ，折射角r =∠O'ON'．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30°、45°、60°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r i sin sin ，最后求出在几次实验中所测ri sin sin 的平均值，即为玻璃砖的折射率．5、数据处理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n =ri sin sin 中求玻璃的折射率．除运用上述方法之外，还有以下处理数据的方法： (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OO ′和DD ′的长．如图2所示．由于sin i =CO C C '， sin r =DOD D '． 而CO =DO ，所以折射率：n =r i sin sin =D D C C ''· 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．(2)根据折射定律n =ri sin sin 可得：sin r =n 1sin i在多次改变入射角、测量相对应的入射角和折射角正弦值基础上，以sin i 值为横坐标、以sin r 值为纵坐标，建立直角坐标系，如图3所示．描数据点，过数据点连线得一条过原点的直线．求解图线斜率，设斜率为k ，则k =n1， 故玻璃砖折射率n =k 1． 6、注意事项(1)实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且P l 和P 2之间，P 2和O 点之间，P 3和P 4之间，P 3和O'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，也不宜太小．(3)在操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁面．更不能把玻璃砖界面当尺子画界线．(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5 cm 以上．若宽度太小，则测量误差较大．7、误差分析(1) 入射光线、出射光线确定的准确性，故要求人射侧、出射侧所插两枚大头针间距宜大点．(2)为减少测量入射角与折射角的相对误差，故人射角不宜过小．入射角也不宜过大，过大则反射光较强，出射光较弱．【试题解析】例1 做测定玻璃折射率的实验时，(1)甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面ab 和cd 时不慎碰了玻璃砖，使它向ab 方向平移了一些，如图4(a)所示，其后的操作都正确，但画光路图时，将折射点确定在ab和cd 上，则测出的n 值将 ．(2)乙同学为了避免笔尖接触玻璃面，画出的a ′b ′和c ′d ′都比实际侧面向外侧平移了一些，如图4(b)所示，以后的操作均正确，画光路图时将入射点和折射点分别确定在a ′b ′和c ′d ′上，则测出的n 值将 ．(3)丙同学在操作和作图时均无失误，但所用玻璃砖的两个界面明显不平行，这的测出的n 值将 ．解析 (1)不变．此时玻璃砖的平移对测量结果没有影响．由图5 (a)可看出折射角不变，入射角相同．故测得的折射率将不变．(2)变小．由图5 (b)可看出，使入射点O 向左移，折射点向右移，所画出的折射角r ′比实际折射角r 偏大，由n =ri sin sin 知，测得的折射率偏小 (3)无影响．同样可根据入射光线和出射光线确定玻璃内折射光线，从而确定入射角和折射角，只要第二个界面不发生全反射就行了．不过，入射光线和出射光线不平行．如图5 (c)．例2 用三棱镜做“测定玻璃折射率”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和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，在纸上标出大头针位置和三棱镜轮廓，如图6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 = 。

学 科物理 版 本 人教版 期 数 6750 年 级高二 编稿老师 马慧 审稿教师【同步教育信息】一. 本周教学内容：高三新课：光的折射 全反射 光的色散 实验：测定玻璃的折射率二. 知识要点：1. 光的折射现象：光从一种介质进入到另一种介质时传播方向发生改变的现象。

注意：（1）入射光线和法线的夹角叫入射角，折射光线和法线的夹角叫折射角。

两者都不是光线跟界面的夹角。

（2）在光的折射现象中，光路是可逆的。

2. 折射定律：（斯涅耳定律）（1）内容：折射光线跟入射光线和法线在同一平面上，折射光线和入射光线分别位于法线的两侧，入射角的正弦跟折射角的正弦成正比。

（2）公式：n =21sin /sin θθ（常数）（3）注意：① 是入射角正弦跟折射角正弦成正比。

而不是入射角跟折射角成正比； ② 光由空气进入介质时21θθ>，光由介质进入空气时21θθ<3. 折射率（1）定义：光从真空射入某种介质发生折射的时候，入射角1θ的正弦和折射角2θ的正弦之比称为该介质的折射率。

反映介质的光学性质，说明介质对光的偏折本领。

（2）公式：21sin /sin θθ=nv c n /=（介质的折射率等于光在真空中的速度c 跟光在这种介质中的速度v 之比）（3）注意：① ∵ v c >，∴ 任何介质的折射率v c n =1sin sin 21>=θθ，不论是由真空进入介质，还是由介质进入真空，公式中的分子1θ是指在真空中光线与法线的夹角；② 介质的折射率由介质本身的特性及光的频率（以后将学到）共同决定；③ 在折射现象中，当入射角为︒0时，折射角也为︒0。

这是个特殊情况，但仍是折射现象，千万不要认为折射光线没偏折就不是折射现象。

可用v c n /=理解；1≠n 。

4. 光密介质和光疏介质：不同折射率的介质相比较，折射率小的介质叫光疏介质，折射率大的介质叫光密介质。

光从光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角。

玻璃折射率的测定一、实验任务：测定玻璃折射率二、要求：实验前认真查阅资料，要求设计6种以上测量方法，画出相应的原理图，写出实验设计方案。

三、实验方案㈠作图法测玻璃的折射率“插针法”测玻璃的折射率是中等物理教学中传统的实验方法，由于大头针有一定粗细，在不太长的距离内其粗细无法忽略，加之插针时由于木板或桌面较硬，难以保证针与纸面垂直，常常产生针位偏移，这将直接影响观测的准确性，导致实验结果误差较大。

受教学参考读物的启示，现提出作图法供参考。

实验器材玻璃砖、三角板、圆规、铅笔、白纸。

实验步骤1．在白纸上画直线作入射界面，如图1所示，过上的一点作界面的法线，并画有向线段作入射线，则为入射角；2．将玻璃砖放在纸上，使其一边与界面重合，再在玻璃砖另一侧放一三角板，使三角板的一个角紧靠玻璃砖的另一界面，透过三角板的边观察入射线，并调整三角板位置使边与线起来成一条直线，如图1所示，用铅笔尖记下角的顶点位置，移走玻璃砖作有向线段，即为在玻璃砖中的折射线，折射角，如图2所示：3．以为圆心，单位长为半径，用圆规作单位圆交的延长线于，用三角板过作的垂线交于，如图3所示，则长度就是玻璃的折射率的数值。

实验结果分析∵，又，∴。

作图法所用材料学生可自备，学校仅提供玻璃砖即可，对基层学校可在教室中完成实验，又可免去查表与计算。

㈡插针法实验原理：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。

实验仪器：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。

实验步骤：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。

玻璃折射率的测定物理实验报告范文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和游标2的读数2。

转动游标盘，再试AB面对望远镜，记下游标1的读数1和游标2的读数2。

游标两次读''数之差21或者21，就是载物台转过的角度，而且是''角的补角18021'2'123，最小偏向角法测定玻璃折射率如下图，当光线以入射角i1入射到三棱镜的AB面上后相继经过棱镜两个光学面ABAC折射后,以称为偏向角。

对于给定三棱镜，偏向角的数值随i2角从AC出射。

出射光线和入射光线的夹角入射角i1的变化而改变。

当入射角i1为某值时(或者i1与i2相等时)，偏向角将达到最小值0，0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：ninA02Ain2A.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；2C.在AC面上调节望远镜使得可以接收并观察出射光线；D.缓慢双向调节三棱镜的位置以改变入射角的大小，当转到某一位置时，如果再往任意方向的微小转动都使得偏向角变大，那么这个位置的极限位置就是可以得到最小偏向角的三棱镜的位置，读出出射光线的方向角度；E.转动三棱镜，让入射平行光从另一面AC入射，在AB面接受出射光，重复上述步骤，读出入射光线的方向角度。