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用插针法测定玻璃的折射率．

第 2 讲 实验 测定玻璃的择射率. 用插针法测定玻璃的折射率．. 光的折射定律 n ＝. 玻璃砖、木板、白纸、图钉、大头针、量角器、三角板、铅笔．. 一、铺白纸、画线 1. 如 图 2 － 2 － 1 所示，将白纸用图钉按在绘图板上，先在白纸 上画出一条直线 aa ′ 作为界面，过 aa ′ 上的一点 O 画出界面的 法线 MN ，并画一条线段 AO 作为入射光线． 2 ．把平行玻璃砖平放在白纸上，使它的长边跟 aa ′ 对齐，画出 玻璃砖的另一条长边 bb ′.

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用插针法测定玻璃的折射率．

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  1. 第2讲 实验 测定玻璃的择射率 用插针法测定玻璃的折射率． 光的折射定律n＝ . 玻璃砖、木板、白纸、图钉、大头针、量角器、三角板、铅笔．

  2. 一、铺白纸、画线 • 1. 如图2－2－1所示，将白纸用图钉按在绘图板上，先在白纸 • 上画出一条直线aa′作为界面，过aa′上的一点O画出界面的 • 法线MN，并画一条线段AO作为入射光线． • 2．把平行玻璃砖平放在白纸上，使它的长边跟aa′对齐，画出 • 玻璃砖的另一条长边bb′.

  3. 二、插针与测量 • 3．在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的 • 像，调整视线的方向，直到P1的像被P2挡住．再在观察的这一侧依次插两枚 • 大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P1、P2的像及P3，记下P3、P4的 • 位置． • 4．移去玻璃砖连接P3、P4并延长交bb′于O′，连接OO′即为折射光线，入射 • 角θ1＝∠AOM，折射角θ2＝∠O′ON. 5．用量角器测出入射角和折射角，查出它们的正弦值，将数据填入表格中． 6．改变入射角θ1，重复实验步骤，列表记录相关测量数据．

  4. 三、数据处理 • 实验数据的处理方法有： • 7．计算法：计算每次折射率n，求出平均值. • 8．图象法：作sin θ1－sin θ2图象，由n＝ 可知图象 • 应为直线，如图2－2－2所示，其斜率为折射率．

  5. 9．单位圆法：在不使用量角器的情况下，可以用单位圆法．9．单位圆法：在不使用量角器的情况下，可以用单位圆法． (1)以入射点O为圆心，以一定长度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2－2－3所示． (2)由图中关系 只要用刻度尺测出EH、E′H′的长度就可以求出n.

  6. 1．玻璃砖应选用厚度、宽度较大的． • 2．大头针要插得竖直，且间隔要大些． • 3．入射角不宜过大或过小，一般在15°～75°之间． • 4．玻璃砖的折射面要画准，不能用玻璃砖界面代替直尺画界线． • 5．实验过程中，玻璃砖和白纸的相对位置不能改变． 1．观察P1、P2的像，确定P3、P4位置时可能出现误差． 2．用量角器测量入射角θ1，折射角θ2时可能出现误差．

  7. 【例1】 一块玻璃砖有两个相互平行的表面，其中一个表面是镀银的(光线不能通过此表面)．现要测定此玻璃的折射率．给定的器材还有：白纸、铅笔、大头针4枚(P1、P2、P3、P4)、带有刻度的直角三角板、量角器． 实验时，先将玻璃砖放到白纸上，使上述两个相互平行的表面与纸面垂直．在纸上画出直线aa′和bb′，aa′表示镀银的玻璃表面，bb′表示另一表面，如图2－2－4所示．然后，在白纸上竖直插上两枚大头针P1、P2(位置如图2－2－4)．用P1、P2的连线表示入射光线．

  8. (1)为了测量折射率，应如何正确使用大头针P3、P4?(1)为了测量折射率，应如何正确使用大头针P3、P4? • 试在题图中标出P3、P4的位置． • (2)然后，移去玻璃砖与大头针．试在题图中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角θ1与折射角θ2.简要写出作图步骤．________________________________________________________________________________________________________________________________________________. • (3)写出用θ1、θ2表示的折射率公式n＝____________.

  9. 解答：(1)在bb′一侧观察P1、P2(经bb′折射，aa′反射，再经bb′折射)的像，在适当的位置插上P3，使得P3与P1、P2的像在一条直线上，即让P3挡住P1、P2的像；再插上P4，让它挡住P2(或P1)的像和P3.P3、P4的位置如图所示．解答：(1)在bb′一侧观察P1、P2(经bb′折射，aa′反射，再经bb′折射)的像，在适当的位置插上P3，使得P3与P1、P2的像在一条直线上，即让P3挡住P1、P2的像；再插上P4，让它挡住P2(或P1)的像和P3.P3、P4的位置如图所示． • (2)①过P1、P2作直线与bb′交于O； • ②过P3、P4作直线与bb′交于O′； • ③利用刻度尺找到OO′的中点M； ④过O点作bb′的垂线CD，过M点作bb′的垂线与aa′相交于N，如上图所示，连接ON； ⑤∠P1OD＝θ1，∠CON＝θ2. (3)由折射率的定义可得n＝ .

  10. 【例2】 用三棱镜做测定玻璃折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插入两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图2－2－5所示． (1)在本题的图上画出所需的光路． (2)为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量的量 是________，________，在图上标出它们． (3)计算折射率的公式是________．

  11. 解答：(1)如图所示，画出通过P1、P2的入射光线，交AC面于O，画出通过P3、P4的出射光线交AB面于O′.则光线OO′就是入射光线P1P2在三棱镜中的折射光线．解答：(1)如图所示，画出通过P1、P2的入射光线，交AC面于O，画出通过P3、P4的出射光线交AB面于O′.则光线OO′就是入射光线P1P2在三棱镜中的折射光线． • (2)在所画的图上注明入射角θ1和折射角θ2，并画出虚线部分，用量角器量出θ1和θ2(或用直尺测出线段EF、OE、GH、OG的长度)．

  12. 【例3】 学校开展研究性学习，某研究小组的同学根据所学的光学知识，设计了一个测量液体折射率的仪器，如图2－2－6所示．在一圆盘上，过其圆心O作两条互相垂直的直径BC、EF，在半径OA上，垂直盘面插下两枚大头针P1、P2并保持P1、P2位置不变，每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入 液体中，而且总使得液面与直径BC相平，EF作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察P1、P2的像，并在圆周上插上大头针P3，使P3正好挡住P1、P2，同学们通过计算，预先在圆周EC部分刻好了折射率的值，这样只要根据P3所插的位置，就可直接读出液体折射率的值，则：

  13. (1)若∠AOF＝30°，OP3与OC的夹角为30°，则P3处所对应的折射率的值为________．(1)若∠AOF＝30°，OP3与OC的夹角为30°，则P3处所对应的折射率的值为________． • (2)图中P3、P4两位置哪一处所对应的折射率值大？ • 答：_____________________________________________________________. • (3)作AO的延长线交圆周于K，K处所对应的折射率值应为________． 解析：(1)根据折射定律n＝ ，题中θ1＝60°，θ2＝∠AOF＝30°，所以n＝ ＝1.73. (2)图中P4对应的入射角大于P3所对应的入射角，所以P4对应的折射率大． (3)因A、O、K在一条直线上，入射角等于折射角，所以K处对应的折射率应为1. 答案：(1)1.73(2)P4(3)1 点击此处进入 作业手册

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