实验15测定玻璃的折射率一、实验目的测定玻璃的折射率。二、实验原理如下图,经过插针法找出跟入射光线AO1对应的出射光线O2B,从而找出折射光线O1O2和折射角2,再根据n= 求出玻璃的折射率。三、实验器材木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、刻度尺、铅笔。四、实验步骤1.如下图,把白纸铺在木板上。2.在白在白纸纸上画不断上画不断线线aa作作为为界面界面,过过aa上的一点上的一点O画出界面的法画出界面的法线线NN,并画一条并画一条线线段段AO作作为为入射光入射光线线。3.把把长长方形玻璃方形玻璃砖砖放在白放在白纸纸上上,并使其并使其长边长边与与aa重合重合,再用刻度再用刻度尺画出玻璃尺画出玻璃砖砖的另一的另一边边bb。4.在在线线段段AO上上竖竖直地插上两枚大直地插上两枚大头针头针P1、P2。5.从玻璃从玻璃砖砖bb一一侧侧透透过过玻璃玻璃砖砖察看大察看大头针头针P1、P2的像的像,调调整整视视野的方向直到野的方向直到P1的像被的像被P2的像的像挡挡住。再在住。再在bb一一侧侧插上两枚大插上两枚大头头针针P3、P4,使使P3能能挡挡住住P1、P2的像的像,P4能能挡挡住住P3本身及本身及P1、P2的的像。像。6.移去玻璃移去玻璃砖砖,在拔掉在拔掉P1、P2、P3、P4的同的同时时分分别记别记下它下它们们的位的位置置,过过P3、P4作直作直线线OB交交bb于于O。衔衔接接O、O,OO就是玻璃就是玻璃砖砖内折射光内折射光线线的方向。的方向。AON为为入射角入射角,OON为为折射角。折射角。7.改改动动入射角入射角,反复反复实验实验。五、数据处置1.计算法用量角器丈量入射角1和折射角2,并查出其正弦值sin 1和sin 2。算出不同入射角时的 ,并取平均值。2.作sin 1-sin 2图象改动不同的入射角1,测出不同的折射角2,作sin 1-sin 2图象,由n= 可知图象应为直线,如下图,其斜率为折射率。3.辅助线段法辅助线段法利用刻度尺作辅助线利用刻度尺作辅助线,测出辅助线的长度大小测出辅助线的长度大小,求玻璃的折射率。求玻璃的折射率。4.单位圆法单位圆法六、误差分析1.入射光线、出射光线确定的准确性呵斥误差,故在入射侧和出射侧所插两枚大头针的间距应大一些。2.入射角和折射角的丈量呵斥误差。入射角应适当大些,可以减小丈量的相对误差。七、本卷须知1.实验时,应尽能够将大头针竖直插在纸上,且P1和P2之间、P3和P4之间、P2与O、P3与O之间间隔要稍大一些。2.入射角1不宜太大(接近90),也不宜太小(接近0)。当1太大时,反射光较强,出射光较弱;当1太小时,入射角、折射角丈量的相对误差较大。3.操作时,手不能触摸玻璃砖的光洁光学面,更不能把玻璃砖界面当作尺子画界限。4.实验过程中,玻璃砖与白纸的相对位置不能改动。5.玻璃砖应选用宽度较大的,宜在5 cm以上,假设宽度太小,那么丈量误差较大。命题点一命题点二实验原理与操作原理与操作例例1(2021福建福建龙岩月考岩月考)在在测定玻璃的折射率定玻璃的折射率实验中中,某同窗某同窗经正正确操作插好了确操作插好了4枚大枚大头针,如如图甲所示。甲所示。命题点一命题点二(1)在图丙中画出完好的光路图。丙(2)对他画出的光路图进展丈量和计算,求得该玻璃砖的折射率n=(保管三位有效数字)。(3)为了观测光在玻璃砖不同外表的折射景象,某同窗做了两次实验,经正确操作插好了8枚大头针,如图乙所示。图中P1和P2是同一入射光线上的2枚大头针,其对应出射光线上的2枚大头针是P3和(选填“A或“B)。命题点一命题点二答案:(1)见解析图(2)1.53(1.501.56均正确)(3)A解析:(1)如以下图所示。命题点一命题点二(3)光路图如以下图所示,光线经两边沿相互平行的玻璃砖,出射光线平行于入射光线,即MNP4B。P1P2光线从棱镜右边侧面射出向底边偏折,如图中P3A,所以填A。命题点一命题点二数据数据处置与置与误差分析差分析例例2(2021四川卷四川卷)某同窗某同窗经过实验测定半定半圆形玻璃形玻璃砖的折射率的折射率n。如如图甲所示甲所示,O是是圆心心,MN是法是法线,AO、BO分分别表示某次丈量光阴表示某次丈量光阴线在空气和玻璃在空气和玻璃砖中的中的传播途径。播途径。该同窗同窗测得多得多组入射角入射角i和折射和折射角角r,作出作出sini-sinr图象如象如图乙所示。那么乙所示。那么()A.光由光由A经O到到B,n=1.5B.光由光由B经O到到A,n=1.5C.光由光由A经O到到B,n=0.67D.光由光由B经O到到A,n=0.67 答案解析解析封锁 答案解析封锁1.(2021浙江模浙江模拟拟)在在测测定玻璃的折射率的定玻璃的折射率的实验实验中中,在白在白纸纸上放好玻上放好玻璃璃砖砖,aa和和bb分分别别是玻璃是玻璃砖砖与空气的两个界面与空气的两个界面,如下如下图图。在玻璃。在玻璃砖砖的一的一侧侧插上两枚大插上两枚大头针头针P1和和P2,用用“表示大表示大头针头针的位置的位置,然后在然后在另一另一侧侧透透过过玻璃玻璃砖砖察看察看,并依次插上大并依次插上大头针头针P3和和P4。在插。在插P3和和P4时时,应应使使(选选填填选项选项前的字母前的字母)。A.P3只只挡挡住住P1的像的像B.P4只只挡挡住住P2的像的像C.P3同同时挡时挡住住P1、P2的像的像 答案解析解析封锁实验中,在插P3时,应同时挡住P1、P2的像;在插P4时,应同时挡住P3和P1、P2的像。选项C正确。 答案解析封锁C2.(2021北京北京东东城区期末城区期末)某同窗利用某同窗利用“插插针针法法测测定玻璃的折射率定玻璃的折射率,所用的玻璃所用的玻璃砖砖两面平行。正确操作后两面平行。正确操作后,作出的光路作出的光路图图及及测测出的相关出的相关角度如下角度如下图图。(1)此玻璃的折射率此玻璃的折射率计计算式算式为为n=(用用图图中的中的1、2表示表示)。(2)假假设设有几有几块宽块宽度大小不同的平行玻璃度大小不同的平行玻璃砖砖可供可供选择选择,为为了减小了减小误误差差,应选应选用用宽宽度度(选选填填“大或大或“小小)的玻璃的玻璃砖砖来丈量。来丈量。解析:(1)光线由空气射入玻璃的入射角i=90-1,折射角=90-2, 砖对光线的影响可知,玻璃砖宽度越大,侧移量越大,折射角的丈量误差越小。3.某同窗丈量玻璃某同窗丈量玻璃砖砖的折射率的折射率,预备预备了以下器材了以下器材:激光笔、刻度尺、激光笔、刻度尺、一面一面镀镀有反射膜的平行玻璃有反射膜的平行玻璃砖砖。如下。如下图图,刻度尺与玻璃刻度尺与玻璃砖砖平行放置平行放置,激光笔激光笔发发出的一束激光从刻度尺上的出的一束激光从刻度尺上的O点射向玻璃点射向玻璃砖砖外表外表,在刻度在刻度尺上察看到尺上察看到A、B两个光点两个光点,读读出出OA间间的的间间隔隔为为20.00cm,AB间间的的间间隔隔为为6.00cm,测测得得图图中刻度尺到玻璃中刻度尺到玻璃砖砖上外表上外表间间隔隔d1=10.00cm,玻璃玻璃砖砖厚度厚度d2=4.00cm。那么玻璃的折射率。那么玻璃的折射率n=,光在玻光在玻璃中璃中传传播速度播速度v=m/s(光在真空中光在真空中传传播速度播速度c=3.0108m/s,结结果保管两位有效数字果保管两位有效数字)。答案:1.22.5108解析:作出光路图如下图,根据几何关系可得入射角i=45,折射