测定玻璃的折射率测定玻璃的折射率实验实验一、实验原理一、实验原理如图，利用平行玻璃砖对光路的侧移，用插针法找出如图，利用平行玻璃砖对光路的侧移，用插针法找出入射光线入射光线AO对应的出射光线对应的出射光线OB,确定出射点确定出射点，画出折射光线画出折射光线，量出入射角，量出入射角i和折射角和折射角r,根据根据n=sini/sinr 计算出玻璃的折射率计算出玻璃的折射率二、基本操作步骤：二、基本操作步骤：、固定白纸于绘图板、固定白纸于绘图板、画出界面线、画出界面线aa、法线、法线NN和和 入射光线入射光线OA.3、放好玻璃砖，画下界面、放好玻璃砖，画下界面bb.4、插针法定出射光线：在、插针法定出射光线：在OA上上竖直竖直 插上插上P1、P2，透过玻璃砖观，透过玻璃砖观P1、P2 的像，调整视线直到的像，调整视线直到P2的像挡住的像挡住P1的像，再在观察者的像，再在观察者 一一 侧竖直插侧竖直插P3、P4，使使P3挡住挡住P1、P2 的像的像，P4挡住挡住 P3本身和本身和P1、P2 的像的像，记下，记下P3、P4的位置。的位置。5、作图确定出射光、作图确定出射光OB、出射点、出射点O、折射光线、折射光线.二、基本操作步骤：二、基本操作步骤：、固定白纸于绘图板、固定白纸于绘图板、画出界面线、画出界面线aa、法线、法线NN和和 入射光线入射光线OA.3、放好玻璃砖，画下界面、放好玻璃砖，画下界面bb.4、插针法定出射光线：在、插针法定出射光线：在OA上上竖直竖直插上插上P1、P2，透过，透过玻璃砖观玻璃砖观P1、P2的像，调整视线直到的像，调整视线直到P2的像挡住的像挡住P1的的像，再在观察者一像，再在观察者一 侧竖直插侧竖直插P3、P4，使使P3挡住挡住P1、P2 的的像像，P4挡住挡住 P3本身和本身和P1、P2 的像的像，记下，记下P3、P4的位置。的位置。5、作图确定出射光、作图确定出射光OB、出射点、出射点O、折射光线、折射光线.6、测量入射角、测量入射角i和折射角和折射角r，查出正弦值并记入表格，查出正弦值并记入表格7、分别测出、分别测出i为为30、45、60、75时的折射角，查时的折射角，查出正弦值，计算不同入射角时折射率，并求其平均值。出正弦值，计算不同入射角时折射率，并求其平均值。三、注意事项三、注意事项1、大头针竖直插在纸上，间距要稍大一些。、大头针竖直插在纸上，间距要稍大一些。2、入射角不宜太大或太小，一般在、入射角不宜太大或太小，一般在1575间间3、实验中，玻璃砖与白纸的位置都不能改变。、实验中，玻璃砖与白纸的位置都不能改变。数据处理法一：数据处理法一：1.在在测定玻璃折射率的定玻璃折射率的实验中，两位同学各中，两位同学各设计了一个数据了一个数据记录表，表，你你认为谁是是对的？并的？并简要要说明理由。明理由。甲甲设计的表格的表格次数次数次数次数i isinisinir rsinrsinrn nn n平均平均平均平均值值1 130300.5000.50020.920.90.3570.3571.401.401.401.402 245450.7070.70730.530.50.5080.5081.391.393 360600.8660.86638.038.00.6160.6161.411.41乙乙设计的表格的表格次数次数次数次数1 12 23 3各平均各平均各平均各平均值值正弦正弦正弦正弦值值n ni i30304545606045450.7070.7071.421.42r r20.920.930.530.538.038.028.828.80.4970.497（正确）（正确）数据处理法二：数据处理法二：图象法图象法作作sinisinr图象，函数关系：图象，函数关系：sini = n sinr所以所以图象的斜率即表示折射率图象的斜率即表示折射率！（）（）思考：思考：如果某同学在完成了光路图后发现自己没带量角如果某同学在完成了光路图后发现自己没带量角器，只用毫米刻度尺和圆规，他能求出折射率吗？器，只用毫米刻度尺和圆规，他能求出折射率吗？SinicdRSinrefRn=sinisinr=cdef思考：思考：在利用插在利用插针法法“测定玻璃的折射率定玻璃的折射率”实验中：中：（）甲同学在（）甲同学在纸上正确画出玻璃上正确画出玻璃砖的两个界面的两个界面aa和和bb后，后，实验中不小心碰了玻璃中不小心碰了玻璃砖使它向使它向aa方向平移了少方向平移了少许（其它操作均（其它操作均正确无正确无误）。如）。如图（a）所示。）所示。则他他测出的折射率出的折射率值将将 （）（）aabb(a)（）乙同学在画界面（）乙同学在画界面时，不自，不自觉地将两界面地将两界面aa、bb间距画得距画得比玻璃比玻璃砖宽度大些（其它操作均正确无度大些（其它操作均正确无误），如），如图（b）所示，）所示，则他他测得折射率将得折射率将 （）aabb（b）不变不变偏小偏小例例:如下图所示：一半圆形玻璃砖外面插上P1、P2、P3、P4四枚大头针时，P3、P4恰可挡住P1、P2所成的像，则该玻璃砖的折射率n_有一同学把大头针插在P1、P2位置时，沿着P4、P3的方向看不到大头针的像，其原因是_经经P1、P2的光线在的光线在MN处发生全反射处发生全反射思考思考:当入射角足够大时当入射角足够大时,在平行玻璃砖的下表面上会不会在平行玻璃砖的下表面上会不会 发生全反射发生全反射?不会不会! 例：例：如图所示的装置可以测定棱镜的折射率，其中如图所示的装置可以测定棱镜的折射率，其中ABC表示待测直角棱镜的横截面，棱镜的两个锐角表示待测直角棱镜的横截面，棱镜的两个锐角和和都是已都是已知的，紧贴直角边知的，紧贴直角边AC的是一块平面镜，将束光线的是一块平面镜，将束光线SO入射入射到棱镜的到棱镜的AB面上，适当调整面上，适当调整SO的入射方向，使的入射方向，使从从AB面出面出射的光线与入射光线射的光线与入射光线SO恰好重合恰好重合，在这种情况下，仅需，在这种情况下，仅需要测出一个物理量要测出一个物理量 _ 就可以算出该棱镜的折就可以算出该棱镜的折射率，则计算折射率的表达式为射率，则计算折射率的表达式为n=_。SO与与AB夹角夹角icosi/sin三、测折射率方法三、测折射率方法1、利用、利用n=sini/sinr （插针法等）（插针法等）、利用、利用n=1/sinC (全反射法）全反射法）3 光速法光速法n=c/v例例1：用一束光线垂直于玻璃砖直径平面射入圆心用一束光线垂直于玻璃砖直径平面射入圆心O，以，以O为转轴在水平面内缓慢转动半圆形玻璃为转轴在水平面内缓慢转动半圆形玻璃砖，当刚转过砖，当刚转过角时，观察者在玻璃砖平角时，观察者在玻璃砖平面一侧面一侧恰看不到出射光线恰看不到出射光线。这样就可以知。这样就可以知道该玻璃砖的折射率道该玻璃砖的折射率n的大小。的大小。利用全反射法：利用全反射法：思考：思考：以上方法所测以上方法所测即为即为 ,玻玻璃折射率璃折射率n= 临界角临界角1/sin 例：例：全线突破全线突破第第260页（页（7）三、测折射率方法三、测折射率方法1、利用、利用n=sini/sinr （插针法等）（插针法等）、利用、利用n=1/sinC (全反射法）全反射法）3、利用视深公式、利用视深公式 n=h/h(视深法）视深法）视深法：视深法：原理：利用视深公式原理：利用视深公式n=h/h方法：方法：在一盛水的烧杯底部放一粒绿豆，在水面上方吊在一盛水的烧杯底部放一粒绿豆，在水面上方吊 一根针，如图所示。调节针的位置，直到一根针，如图所示。调节针的位置，直到针尖在水中的像针尖在水中的像与与看到的绿豆看到的绿豆重合，测出针尖距水面距离即为杯中水的视重合，测出针尖距水面距离即为杯中水的视深深h，再测出水的实际深度再测出水的实际深度h ，则水的折射率则水的折射率n=h/h，三、测折射率方法三、测折射率方法1、利用、利用n=sini/sinr （插针法等）（插针法等）、利用、利用n=1/sinC (全反射法）全反射法）3、利用视深公式、利用视深公式 n=h/h(视深法）视深法）4、成像法：成像法：利用水面的反射成像和水的折射成像利用水面的反射成像和水的折射成像成像法：成像法：利用水面的反射成像和水的折射成像利用水面的反射成像和水的折射成像在一盛满水的烧杯中，紧挨杯口竖直插一直尺，在直尺在一盛满水的烧杯中，紧挨杯口竖直插一直尺，在直尺的对面观察水面，能同时看到直尺在水中的部分和露出的对面观察水面，能同时看到直尺在水中的部分和露出水水面部面部分的像，若从点分的像，若从点P看到直尺水下最低点的刻度看到直尺水下最低点的刻度B的的像像（折射成像）恰好跟直尺在水面上刻度（折射成像）恰好跟直尺在水面上刻度A的像（反射的像（反射成像）重合，读出成像）重合，读出AC、BC的长，量出烧杯内径的长，量出烧杯内径d，即可，即可求出水的折射率求出水的折射率三、测折射率方法三、测折射率方法1、利用、利用n=sini/sinr （插针法等）（插针法等）、利用、利用n=1/sinC (全反射法）全反射法）3、利用视深公式、利用视深公式 n=h/h(视深法）视深法）4、成像法：成像法：利用水面的反射成像和水的折射成像利用水面的反射成像和水的折射成像5、观察法观察法 取一圆筒，放在水平桌面上，如图所示，从点取一圆筒，放在水平桌面上，如图所示，从点A观观察，调整视线恰好看到筒底边缘点察，调整视线恰好看到筒底边缘点B，慢慢向筒中注入，慢慢向筒中注入清水至满，仍从点清水至满，仍从点A观察，能看到筒底的点观察，能看到筒底的点C，记录点，记录点C位置，量出筒高位置，量出筒高h，筒的内径，筒的内径d及及C到筒另一边缘到筒另一边缘D的的距离距离l，则：，则：观察法：观察法：三、测折射率方法三、测折射率方法1、利用、利用n=sini/sinr （插针法等）（插针法等）、利用、利用n=1/sinC (全反射法）全反射法）3、利用视深公式、利用视深公式 n=h/h(视深法）视深法）4、成像法：成像法：利用水面的反射成像和水的折射成像利用水面的反射成像和水的折射成像5、观察法观察法 ：利用光的折射定律利用光的折射定律例例:将直角坐将直角坐标系和等腰直角棱系和等腰直角棱镜ABO如如图3所示放置，所示放置， 腰腰长为16cm，为了了测棱棱镜这种物种物质的折射率，从的折射率，从 OB 边的的D点注点注视A棱，棱，发现A棱的棱的视位置在位置在C点，点， 在在O、C两点插上大两点插上大头针，取走棱，取走棱镜，若，若D、C两点两点 的位置坐的位置坐标分分别为（0，12），和（），和（9，0），），则棱棱镜 的折射率的折射率为多少？多少？