测定玻璃的折射率

•问题：玻璃是一种透明介质，光从空气入射到平行玻璃砖的界面上会发生折射，如何把玻璃的折射率测出来？学生实验：测玻璃砖的折射率1、原理：折射定律2、方法：用插针法研究某一条光线经过平行玻璃砖，测出折射角和入射角。空气玻璃i=?r=?界面法线rinsinsin3、实验器材：玻璃砖、白纸、大头针若干、铅笔、直尺、量角器（1）铺纸（将白纸用图钉固定在木板上）Ｏ'ＢＣＤ（2）在白纸上画一条线aa’作为界面，过aa’上的一点O（作为入射点）画法线N’N,并画AO作为入射光线（3）把玻璃砖放在白纸上，使它的一边与aa’对齐（确保O为实际入射点），确定（如何确定）玻璃砖的另一界面bb（确保出射点准确）步骤（边听边模仿）（6）连接OO’，入射角i=∠AON’,折射角r＝∠NOO’，用量角器量出入射角和折射角，求出对应的正弦值，记录在表格中（5）移去在大头针和玻璃砖，过P3、P4所在处作直线DC与bb’交于o’（作为实际出射点），直线O’D代表沿AO方向入射光通过玻璃砖后的传播方向（4）在直线AO上竖直插大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线让P2挡住P1的像。再在另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、P2、P1的像，记下P3、P4位置（7）用上述方法求出入射角分别为300、450、600时的折射角，查出它们的正弦值，填入表格中（8）算出不同入射角时的入射角与折射角的正弦比值，最后求出几次实验的平均值为折射率5、注意事项：（1）入射角一般取15o→75o为宜（太小，相对误差大；太大,使折射光线弱，不易观察）（2）插针要竖直，且间距适当大些（精确确定光路）（3）插针法实验，玻璃砖不能动（移动会改变光路图）（4）确定边界线时严禁把玻璃砖当尺子用（损坏玻璃砖），画边界线时描两点确定边界线（5）玻璃砖宽度在5cm以上（让折射光线长点以减小误差）4、数据处理：（1）计算法：量角度计算（2）作图法：画一个圆与折射、入射光线相交于A、E两点，从交点作两条与法线垂直的线段，量出两条线段长度1、用圆柱形玻璃测玻璃的折射率用的是插针法，光路图如图1所示。测玻璃的折射率的方法2、用不平行玻璃砖测玻璃的折射率用的也是插针法，光路图如图2所示。3、半圆形玻璃砖测玻璃的折射率。⑴插针法，光路图如图3所示。入射光沿玻璃砖半径方向。4、用玻璃三棱镜测玻璃的折射率。用插针法，原理图如图5所示。实验与误差分析：1.边界问题ri（1）如果边界整体向上平移，测出的折射率不变ri（2）如果画出的下边界比实际下边界偏下，造成折射角的测量值比真实值偏大，折射率的测量值比真实值偏小ri（3）如果画出的上、下边界比实际边界偏外，造成折射角的测量值比真实值偏大，折射率的测量值比真实值偏小（4）如果画出边界后，实验过程中玻璃砖如图移动，造成折射角的测量值比真实值偏小（或大），折射率的测量值比真实值偏大（或小）误差分析：•1、甲、乙两同学用插针法做《测定玻璃的折射率》实验，分别得到如图所示的A、B两种实验记录，其中虚线框表示玻璃砖的实际位置，带箭头的直线是甲、乙同学分别作出的入射、折射、出射光路，则_______图测得的折射率比较准确；误差较大的图测得的折射率偏_______（填“大”或“小”）．甲小•2、三位学生在测玻璃砖的折射率实验中：(1)第一位学生在纸上正确画出了玻璃砖的两个折射面aa'和bb'．因不慎碰动了玻璃砖，使它向aa'方向平移了一点（如图），以后的操作都正确无误，并仍以aa'和bb'为折射面画出了光路图，这样测出的折射率n的值将___________（填“偏大”、“偏小”或“不变”）(2)第二位学生为了避免笔尖触划玻璃砖的折射面，画出的aa'和bb'都比实际的折射面向外侧平移了一些（如图）以后的操作都正确无误，并仍以aa'和bb'为折射面画出了光路图，这样测出的折射率n的值将_______．(3)第三位学生的操作和所画的光路图都正确无误，只是所用的玻璃砖的两个折射面不平行（如图）．用这块玻璃砖测出的折射率n的值将__________．不变偏小不变2.在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系分别如图①、②和③所示，其中甲、丙两同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖．他们的其他操作均正确，且均以aa′、bb′为界面画光路图．则甲同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．乙同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．丙同学测得的折射率与真实值相比__________________．•9、用三棱镜做测定玻璃的折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜上的一侧插上两枚大头针P1、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，在纸上已标明大头针位置和三棱镜轮廓．•(1)在本题图上画出所需光路；•(2)为了测定棱镜折谢率，需要测量的物理量是________和________，并在图纸上标出；•(3)计算折射率公式是________入射角i折射角rrisinsinP4P1P2P3CAB5、某同学在用等腰直角棱镜测定玻璃的折射率时，先在白纸上作一与棱镜等大的三角形，将棱镜平放在白纸上，使其边界与所画的三角形重合在玻璃一侧竖直插两枚大头针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再先后插两枚大头针P3和P4，使P3挡住P1和P2的像，P4挡住P3和P1和P2的像。在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓ABC如图所示。已知光线在三棱镜底面AB发生了全反射。（1）用几何作图法，在图中准确画出棱镜内的光路走向（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。6、某同学在测定一厚度均匀的圆柱形玻璃的折射率时，先在白纸上作一与玻璃圆柱同半径的园，圆心为O，将玻璃圆柱平放在白纸上，使其边界与所画的圆重合，在玻璃的一侧竖直插两枚大头针P1和P2，在另一侧再先后插两枚大头针P3和P4，使从另一侧隔着玻璃观察时，大头P4、P3和P2、P1的像恰好在同一直线上，移去玻璃圆柱和大头针后，白纸上的结果如图所示，请在图中画出①沿P1、P2连线方向的入射光线通过圆形玻璃后的传播方向；②光线在玻璃内的传播方向；③在光线的入射点作法线，标出入射角α和折射角β；④写出计算玻璃折射率的公式（不必计算）。