实验报告：测量玻璃折射率

实验报告：测量玻璃折射率

高二（ ）班 姓名： 座号：

【实验目的】

1、明确测定玻璃砖的折射原理

2、知道测定玻璃砖的折射率的操作步骤

3、会进行实验数据的处理和误差分析

【实验原理】

如图所示，要确定通过玻璃砖的折射光线，通过插针法找出跟入射光线AO 对应的出射光线O 1B ，就能求出折射光线OO 1和折射角θ2，再根据折射定律就可算出玻璃的折射率n=。

【实验器材】

平木板、 白纸、 玻璃砖1块、 大头针4枚、 图钉4个、 量角器（或三角板或直尺）、 铅笔

【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ad 作为玻璃砖的上界面，画一条线段AO 作为入射光线，并过O 点画

出界面ad 的法线NN 1。

3、把长方形的玻璃砖放在白纸上，使他的一个长边ad 跟严格对齐，并画出玻璃砖的另一个

长边bc.。

4、在AO 线段上竖直插上两枚大头针P 1P 2.

5、在玻璃砖的ad 一侧再插上大头针P 3，调整眼睛观察的视线，要使P 3 恰好能挡住P 1P 2在玻

璃中的虚像。

6、用同样的方法在玻璃砖的bc 一侧再插上大头针P 4，使P 4能同时挡住P 3本身和P 1P 2的虚像。

7、记下P 3、P 4的位置，移去玻璃砖和大头针。过P 3、P 4引直线O 1B 与bc 交于O 1点，连接OO 1，

OO 1就是入射光线AO 在玻璃砖内的折射光线的方向。入射角θ1=∠AON ，折射角θ2=∠O 1ON 1 8、用量角器量出入射角θ1和折射角θ2。查出入射角和折射角的正弦值，记录在表格里。 9、改变入射角θ1，重复上述步骤。记录5组数据，求出几次实验中测得的

2

1

sin sin θθ的平均值，就是玻璃的折射率。

【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

当尺子画玻璃砖的另一边bc 。

2、实验过程中，玻璃砖在纸上的位置不可移动．

3、玻璃砖要选用宽度较大的，宜在5厘米以上，若宽度过小，则测量折射角度值的相对误差

增大；用手拿玻璃砖时，只能接触玻璃毛面或棱，严禁用玻璃砖当尺子画界面； 4、入射角i 应在15°~75°范围内取值，若入射角α过大。则由大头针P 1、P 2射入玻璃中的

光线量减少，即反射光增强，折射光减弱，且色散较严重，由玻璃砖对面看大头针的虚像将暗淡，模糊并且变粗，不利于瞄准插大头针P 3、P 4。若入射角α过小，折射角将更小，测量误差更大，因此画入射光线AO 时要使入射角α适中。

5、上面所说大头针挡住大头针的像是指“沉浸”在玻璃砖里的那一截，不是看超过玻璃砖上

方的大头针针头部分，即顺P 3、P 4的方向看眼前的直线P 3、P 4和玻璃砖后的直线P 1、P 2的虚像是否成一直线，若看不出歪斜或侧移光路即可确定。

6、大头针P 2、P 3的位置应靠近玻璃砖，而P 1和P 2、P 3和P 4应尽可能远些，针要垂直纸面，这

样可以使确定的光路准确，减小入射角和折射角的测量误差。

【实验数据】

实验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0为圆心，以任意长为半径画圆，分别与AO 交于C 点，与00’(或00’的延长线)交于D 点，过C 、D 两点分别向NNl 作垂线，交NN’于C’、D’，用直尺量出CC’和DD’的长。如图所示。

由于CO CC 'sin =

α， DO

DD '

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。 2、根据折射定律可得βα

sin sin =

n ，因此有αβsin 1sin n =

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sina 值为横坐标、以sinβ值为纵坐标，建立直角坐标系。如图所示。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n k 1=

。故玻璃砖折射率k n 1=。

【误差分析】

1、用量角器测得有误差；

2、人眼读数存在误差；

3、数据处理带来误差；

4、实验仪器存在一定的系统误差。