1、一、實驗十四：測定玻璃的折射率(一)實驗目的：_。(二)實驗原理本實驗是利用“插針法”來確定光路。具體的講是，用“插針法”來確定兩個界面的入射光線和出射光線，如圖中和，由入射光線與界面交于圖中O點即入射點，出射光線與界面交于圖中點即為出射點，連接即是光在玻璃磚內的折射線，過O點作出法線，用量角器量出入射角i和折射角r，如圖所示，利用_，求出n(三)實驗器材玻璃磚，白紙，木板，大頭針，圖釘，量角器，三角板，鉛筆。圖14-1（一）、實驗步驟： 1.將白紙用圖釘按在繪圖板上. 2.在白紙上畫出一條直線作為界面(線)，過上的一點畫出界面的法線，并畫一條線段作為入射光線. 3.把長方形玻璃磚放在白紙上，

2、使它的長邊跟對齊，畫出玻璃磚的另一邊. 4.在直線上豎直插上兩枚大頭針、，透過玻璃磚觀察大頭針、的像，調整視線方向，直到檔住的像.再在觀察的這一側插兩枚大頭針、，使檔住、的像，檔住及、的像，記下、的位置. 5 .移去大頭針和玻璃磚，過、所在處作直線，與交于，直線就代表了沿方向入射的光線通過玻璃磚后的傳播方向. 6.連接，入射角，折射角' .用量角器量出入射角和折射角，從三角函數表中查出它們的正弦值，把這些數據記錄在自己設計的表格中.7.用上述方法分別求出入射角分別為300、450、600時的折射角，查出它們的正弦值，填人表格中. 8.算出不同入射角時的比值，最后求出在幾次實驗中所測的平

3、均值，即為玻璃磚折射率的測量值.（二）、注意事項： 1.實驗時，盡可能將大頭針豎直插在紙上，且和之間、與點之間、與之間、與之間距離要稍大一些.2.入射角應適當大一些，以減小測量角度的誤差.但入射角不宜太大，也不宜太小.3.在操作時，手不能觸摸玻璃磚的光潔光學面.更不能用玻璃磚界面代替直尺畫界線.4.在實驗過程中，玻璃磚與白紙的相對位置不能改變.5.玻璃磚應選用寬度較大的，宜在5cm以上.若寬度太小，則測量誤差較大.（三）、其他數據處理方法此實驗是通過測量入射角和折射角，然后查數學用表，找出入射角和折射角的正弦值，再代人中求玻璃的折射率.除運用此方法之外，還有以下處理數據的方法：1. 在找到人射

4、光線和折射光線以后，以入射點為圓心，以任意長為半徑畫圓，分別與交于點，與(或的延長線)交于點，過、兩點分別向作垂線，交于、 ，用直尺量出和的長.如圖14-3-3所示.圖14-2 由于， 而CO=DO，所以折射率重復以上實驗，求得各次折射率計算值，然后求其平均值即為玻璃磚折射率的測量值. 2.根據折射定律可得 因此有 在多次改變入射角、測量相對應的入射角和折射角正弦值基礎上，以值為橫坐標，以值為縱坐標建立直角坐標系.如圖實14-3所示.圖14-3描數據點，過數據點連線得一條過原點的直線. 求解圖線斜率，設斜率為，則. 故玻璃磚折射率（四）、誤差來源及分析1.確定入射光線和出射光線時存在誤差.2.

5、測量入射角和折射角時存在測量誤差.用三棱鏡測定玻璃折射率的實驗中，先在白紙上放好三棱鏡，在棱鏡的一側插上兩枚大頭針P1和P2.然后在棱鏡的另一側觀察，調整視線使P1的像被P2擋住，接著在眼睛所在的一側插兩枚大頭針P3和P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P3和P1、P2的像.在紙上標出的大頭針位置和三棱鏡輪廓如圖所示。圖14-4 (1)在本題的圖14-4上畫出所需的光路；(2)為了測出棱鏡玻璃的折射率，需要測量的量是_和_，在圖上標出它們；(3)計算折射率的公式是n=_。 (1)如圖實14-5所示，畫出通過P1和P2、P3和P4的光線，分別與AC、AB邊交于O、O點，連結OO。圖14-5(

6、2)過O點作AC的法線，標明入射角1和折射角2，并畫出虛線部分，測出入射角1和折射角2(或線段EF、OE、GH、OG的長度)。(3)n=(或n=/=·，若作圖時取OG=OE，則n=，可以簡化計算)。用兩面平行的玻璃磚測定玻璃折射率的實驗中，某同學畫好玻璃磚的界面和后，實驗過程中不慎將玻璃磚向上平移了一些，如圖實14-6所示，而實驗的其它操作均正確，則測得的折射率將( ).偏大.偏小圖14-6.不變圖14-7.無法確定解析：該同學確定好了四枚大頭針的位置以后，把玻璃磚移走，是按原來畫好的兩個界面和作光路圖的，如圖實14-7所示，入射點為，出射點為，即他認為玻璃磚內的折射光線是。而由于做

7、實驗過程中，把玻璃磚線上平移到了如圖所示的位置上，入射到玻璃磚上表面的光線其實在玻璃磚上表面的點就發射了折射，玻璃磚內的折射光線其實是沿方向的，出射點為。由幾何知識可以證明，、和四個點正好構成一個平行四邊形，即和是平行的，則對于玻璃磚折射率的計算結果是沒有影響的，所以答案為。命題解讀：這其實就是一個實驗誤差的分析問題，用到了光的折射和幾何知識。同樣的方法可以分析，放置玻璃磚時如果傾斜了，誤差將會是怎樣的？1.測定玻璃的折射率時,為了減小實驗誤差,應該注意的是(    )A.玻璃磚的寬度應大些B.入射角應盡量小些C.大頭針應垂直地插在紙面上D.大頭針、及、之間的距離

8、應適當大些2.某同學用插針法測定玻璃的折射率n,如圖實14-7所示,他的實驗方法和操作步驟正確無誤，但事后發現玻璃磚的兩個光學面與不平行.那么下列說法正確的是（ ）圖14-7A. 、與、兩條直線一定不平行B. 、與、兩條直線一定平行C.他測出的值一定偏大D.他測出的值不受影響3··· A y M O x P1 P2 P3如圖實14-8，畫有直角坐標系Oxy的白紙位于水平桌面上，M是放在白紙上的半圓形玻璃磚，其底面的圓心在坐標的原點，直邊與x軸重合，OA是畫在紙上的直線，圖14-8為豎直地插在直線OA上的兩枚大頭針， 是豎直地插在紙上的第三枚大頭針，是直線OA與y軸

9、正方向的夾角，是直線與軸負方向的夾角，只要直線OA畫得合適，且的位置取得正確，測得角和，便可求得玻璃得折射率。 某學生在用上述方法測量玻璃的折射率，在他畫出的直線OA上豎直插上了兩枚大頭針，但在y<0的區域內，不管眼睛放在何處，都無法透過玻璃磚看到的像，他應該采取的措施是_.若他已透過玻璃磚看到了的像，確定位置的方法是_.若他已正確地測得了的的值，則玻璃的折射率n=_.4.如圖實14-9所示：一半圓形玻璃磚外面插上、四枚大頭針時，、恰可擋住、所成的像，則該玻璃磚的折射率_有一同學把大頭針插在、位置時，沿著、的方向看不到大頭針的像，其原因是_圖14-95如圖實14-10所示，是利用插針法測

10、定玻璃磚的折射率的實驗得到的光路圖玻璃磚的入射面AB和出射面CD并不平行，則（1）出射光線與入射光線 (填仍平行或不再平行)（2）以入射點O為圓心，以R=5cm長度為半徑畫圓，與入射線PO交于M點，與折射線OQ交于F點，過M、F點分別向法線作垂線，量得Mn=1.68cm，EF=1.12cm,則該玻璃磚的折射率n= 圖14-106.某校開展研究性學習，某研究小組根據光學知識，設計了一個測液體折射率的儀器.如圖實14-11，在一個圓盤上，過其圓心O作兩條相互垂直的直徑BC、EF.在半徑OA上，垂直盤面插上兩枚大頭針、并保持位置不變.每次測量時讓圓盤的下半部分豎直進入液體中，而且總使得液面與直徑BC

11、相平，EF作為界面的法線，而后在圖中右上方區域觀察、.同學們通過計算，預先在圓周EC部分刻好了折射率的值，這樣只要根據所插的位置，就可以直接讀出液體折射率的值.（1）若AOF=30°，OP3與OC之間的夾角為30°，則P3處刻的折射率的值 .（2）圖中、那一處對應的折射率大？（3）做AO的延長線交圓周于K，K處對應的折射率為 .圖14-12圖14-117.某同學由于沒有量角器，他在完成了光路圖以后，以點為圓心、10.00 cm長為半徑畫圓，分別交線段于點，交、連線延長線于點.過點作法線的垂線交于點，過點作法線的垂線交于點，如圖實14-12所示.用刻度尺量得=8.00 cm, =4.00 cm.由此可得出玻璃折射率=_.圖14-138.如圖實14-13所示，一個學生按照課本上的小實驗用廣