实验 测定玻璃的折射率

[解析] (1)sini＝ l1 ，sinr＝ l3 ，因此玻璃的折射率 n
BO
CO
l1
＝ssiinnri＝
BO l3
＝ll13，因此只需测量
l1
和
l3
即可．
CO
(2)当玻璃砖顺时针转过一个小角度时，在处理数据时，认
为 l1 是不变的，即入射角不变，而 l3 减小，所以测量值 n ＝ll13将偏大． [答案] (1)l1 和 l3 n＝ll31 (2)偏大
一、实验目的 1．测定玻璃的折射率． 2．学会用插针法确定光路．
二、实验原理 如图实－14－1 所示，当光线
AO1 以一定的入射角 θ1 穿过两面 平行的玻璃砖时，通过插针法找出 跟入射光线 AO1 对应的出射光线 O2B，从而求出折射光线 O1O2 和 折射角 θ2，再根据 n＝ssiinnθθ12或 n＝ QPNN′算出玻璃的折射率．
(7)用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值 sinθ1和sinθ2.
(8)改变入射角，重复实验．记录下每次的入射角θ1和折射 角θ2.
2．数据处理 (1)计算法：用量角器测量入射角 θ1
和折射角 θ2，并查出其正弦值 sinθ1 和 sinθ2.算出不同入射角时的ssiinnθθ12， 并取平均值． (2)作 sinθ1－sinθ2 图象：改变不同的入射角 θ1，测出不同的 折射角 θ2，作 sinθ1－sinθ2 图象，由 n＝ssiinnθθ12可知图象应 为直线，如图实－14－3 所示，其斜率为折射率．
MN上可能只出现一个亮点 B．左侧亮点到A点的距离x1一定小于右侧亮点到A点的
距离x2 C．左侧亮点到A点的距离x1一定大于右侧亮点到A点的
距离x2 D．要使左侧亮点到A点的距离x1增大，应减小入射角
[解析] (1)作出光路图如图实－14－7
所示，折射光线交于 MN 上的 E 点，反
射光线交于 MN 上的 F 点．折射率等于
折射角的正弦与反射角的正弦的比，即
d/2 n＝ssiinnαθ＝ x12＋d/2d/22＝
x22＋d/22
4x22＋d2 4x12＋d2
(2)当入射角大于等于临界角时，发生全反射，则只有
反射光线照射到MN上，所以MN上可能只出现一个亮
五、注意事项 1．玻璃砖宜选宽度大些的，实验中玻璃砖的位置不要移
动．用手拿玻璃砖时，只能接触玻璃砖的毛面或棱， 严禁用玻璃砖当尺子画界面． 2．大头针应竖直插入，两大头针间距离宜大些． 3．所选入射角不应过大，否则在另一侧看不清P1、P2的像； 也不应过小，否则测量误差较大． 4．用半圆形玻璃砖、三棱镜也能完成此项实验． 5．由于要多次改变入射角重复实验，所以入射光线与出射 光线要一一对应．
C．将玻璃砖放回白纸的原处，长直尺MN紧靠A点并 与直径AB垂直放置．
D．调节激光器，使PO光线从玻璃砖圆弧面沿半径方 向射向圆心O，并使长直尺MN的左右两端均出现 亮点，记下左侧亮点到A点距离x1，右侧亮点到A点 的距离x2.则
(1)小明利用实验数据计算玻璃折射率的表达式n＝
________.
(2)关于上述实验以下说法正确的是________． A．在∠BOC的范围内，改变入射光PO的入射角，直尺
[例2] (2011·龙岩模拟)小明同学设计 了一个用刻度尺测半圆形玻璃砖折射 率的实验(如图实－14－6所示)，他进 行的主要步骤是： A．用刻度尺测玻璃砖的直径AB的大
小d. B．先把白纸固定在木板上，将玻璃砖水平放置在白纸上，
用笔描出玻璃砖的边界，将玻璃砖移走，标出玻璃砖的 圆心O、直径AB、AB的法线OC.
三、实验器材 玻璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器
(或圆规)、三角板、铅笔．
四、实验操作 1．实验步骤 (1)如图实－14－2所示，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)画出直线AO作为入射光线， 并在AO上插上P1、P2两枚大头针．
(3)“单位圆”法确定 sinθ1、sinθ2， 计算折射率 n. 以入射点 O 为圆心，以一定的长 度 R 为半径画圆，交入射光线 OA 于 E 点，交折射光线 OO′ 于 E′点，过 E 作 NN′的垂线 EH，过 E′作 NN′的垂线 E′H′.如图实－14－4 所示，sinθ1＝EOHE，sinθ2＝EO′EH′′， OE＝OE′＝R，则 n＝ssiinnθθ12＝E′EHH′.只要用刻度尺量出 EH其中一个长边与直线aa′对齐， 并画出另一条长边的对齐线bb′.
(5)通过玻璃砖观察并调整视线方向，使P1的像被P2挡住， 然后在观察一侧插上大头针P3，使P3同时挡住P2、P1的像， 再插上P4挡住P3及P2、P1的像．
(6)移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P3、P4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′， 则OO′即玻璃砖内的折射光线．
(1)设AB的长度为l1，AO的长度为l2，CD的长度为l3， DO的长度为l4，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P3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 ________(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)．
六、误差分析 1．入射光线、出射光线确定的准确性造成误差，故入射
侧、出射侧所插两枚大头针的间距应大一些． 2．入射角和折射角的测量造成误差，故入射角应适当大
些，以减小测量的相对误差．
[例1] 如图实－14－5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 大头针P1、P2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P3， 使P3挡住P1、P2的像，连接OP3，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．