2.学生实验:测定玻璃的折射率\n【实验目的】掌握测定玻璃折射率的方法.【实验原理】用插针法确定光路,找出跟入射光线相对应的折射光线,用量角器测出入射角i和折射角r,根据折射定律计算出玻璃的折射率n=.\n【实验器材】玻璃砖、白纸、木板、大头针四枚、图钉四枚、量角器、三角板(或直尺)、铅笔.\n【实验过程】一、实验步骤1.如图所示,将白纸用图钉钉在平木板上.\n2.在白纸上画出一条直线aa′作为界面(线),过aa′上的一点O画出界面的法线NN′,并画一条线段AO作为入射光线.3.把长方形玻璃砖放在白纸上,使它的长边跟aa′对齐,画出玻璃砖的另一边bb′.\n4.在直线AO上竖直插上两枚大头针P1、P2,透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像,调整视线方向直到P2的像挡住P1的像.再在观察者一侧竖直插上两枚大头针P3、P4,使P3挡住P1、P2的像,P4挡住P3及P1、P2的像,记下P3、P4的位置.5.移去大头针和玻璃砖,过P3、P4所在处作直线O′B与bb′交于O′,直线O′B就代表了沿AO方向入射的光线通过玻璃砖后的传播方向.\n6.连接OO′,入射角i=∠AON,折射角r=∠O′ON′,用量角器量出入射角和折射角.7.用上述方法测出入射角分别为30°、45°、60°时的折射角.\n二、数据处理1.计算法:通过测量入射角和折射角,然后查数学用表,得出入射角和折射角的正弦值,再代入n=中求多次不同入射角时n的值,然后取其平均值,即为玻璃砖的折射率.\n2.图像法:求出多组对应的入射角与折射角的正弦值,作出sini-sinr图像,由n=可知图像应为直线,如图所示,其斜率为折射率.\n3.单位圆法:在不使用量角器的情况下,可以用画单位圆法.(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′,如图所示.\n(2)由图中关系OE=OE′=R则n=,只要用刻度尺测出EH、E′H′的长度就可以求出n.\n【注意事项】1.实验时,尽可能将大头针竖直插在纸上,且大头针之间及大头针与光线转折点之间的距离要稍大一些.2.入射角i应适当大一些,以减小测量角度的误差,但入射角不宜太大.\n3.在操作时,手不能触摸玻璃砖的光洁面,更不能把玻璃砖界面当尺子画界线.4.在实验过程中,玻璃砖与白纸的相对位置不能改变.5.玻璃砖应选用宽度较大的,宜在5cm以上.若宽度太小,则测量误差较大.\n【误差分析】1.入射光线和出射光线画得不够精确.因此,要求插大头针时两大头针间距应稍大.2.入射角、折射角测量不精确.为减小测角时的相对误差,入射角要稍大些,但不宜太大,入射角太大时,反射光较强,折射光会相对较弱.\n热点一实验操作及误差分析【典例1】(多选)为了使测量结果更精确可以采取的办法是()A.多次测量取平均值B.插针间距适当大些C.插针间距尽量小些D.入射角尽量大些\n【正确解答】选A、B.本实验用插针法测玻璃的折射率,插大头针时应尽量把它们插直,且保持较大距离,以减小所画光线的误差,多次测量取平均值是减小实验偶然误差的最常用办法,A、B对,C错;为减小实验误差,入射角适量大些,但也不要太大,D错.故选A、B.\n热点二实验数据处理【典例2】如图所示,某同学利用方格坐标纸测定半圆形玻璃砖的折射率,OA是画在纸上的直线,他在直线OA适当位置先后竖直插上P1、P2两枚大头针,如图放上玻璃砖(如粗黑线所示),然后插上P3、P4大头针.\n(1)其中他确定P3大头针位置的方法应是:______________________________________________________.(2)若该同学实验操作规范准确,其记录的情况如图所示.该同学还用圆规做了一个以O为圆心,半径与玻璃砖相同的半圆(如图中虚线所示).请您帮这位同学算出折射率n=__.\n【正确解答】(1)透过玻璃砖看,P3大头针挡住P1、P2两枚大头针的像.(2)由图可知,n==1.5答案:(1)见正确解答(2)1.5
