1、十七測定玻璃的折射率(一 )目的測定玻璃的折射率(二 )原理 如圖所示，當(dāng)光線AO 以一定入射角穿過兩面平行的玻璃磚時，通過插針法找出跟入射光線AO 對應(yīng)的出射光線的O'B ，從而求出折射光線OO'和折射角 r，再根據(jù) nsin i算出玻璃的sin r折射率。圖實 19-1(三 )器材一塊兩面平行的玻璃磚，一張白紙，木板一塊，大頭針（ 4 枚），量角器（或圓規(guī)、三角板），刻度尺，鉛筆等(四 )步驟 1.把白紙鋪在木板上。2.在白紙上畫一直線aa'作為界面，過aa'上的一點O 畫出界面的法線NN' ，并畫一條線段AO 作為入射光線。3把長方形玻璃磚放在白紙

2、上，并使其長邊與aa'重合，再用直尺畫出玻璃磚的另一邊bb'。4在線段 AO 上豎直地插上兩枚大頭針P1、 P2。5從玻璃磚 bb'一側(cè)透過玻璃磚觀察大頭針P1、 P2 的像，調(diào)整視線的方向直到P1 的像被P2的像擋住。再在 bb'一側(cè)插上兩枚大頭針P3、 P4，使 P3 能擋住 P1、 P2 的像， P4 能擋住 P1、P2的像及 P3 本身。6移去玻璃磚，在拔掉P1、 P2、P3、 P4 的同時分別記下它們的位置，過P3、P4 作直線O'B 交 bb'于 O'。連接 O、O'，OO'就是玻璃磚內(nèi)折射光線的方向。AON

3、為入射角， O'ON'為折射角。7用量角器量出入射角和折射角的度數(shù)。查出它們的正弦值，并把這些數(shù)據(jù)填入記錄表格里。8用上述方法分別求出入射角是15°、 30°、 45°、 60°和 75°時的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，記錄在表格里。9算出不同入射角時sini 的值，比較一下，看它們是否接近一個常數(shù)。求出幾次實驗sin r測得的sini 平均值，就是這塊玻璃的折射率。sin r(五 ) 注意事項1輕拿輕放玻璃磚，手只能接觸玻璃磚的毛面或棱，不能觸摸光潔的光學(xué)面。嚴(yán)禁把玻璃磚當(dāng)直尺用。2實驗過程中，玻璃磚在紙面上的位置放好

4、后就不可移動。3插針 P1 與 P2、 P3 與 P4 的間距要適當(dāng)?shù)卮笮詼p小確定光路方向時出現(xiàn)的誤差。4實驗時入射角不能太小 （接近零度），否則會使測量誤差加大； 也不能太大 （接近 90°），否則會不易觀察到 P1、 P2 的像。入射角一般 300600 之間5本實驗中如果采用的不是兩面平行玻璃磚，玻璃磚兩個界面不平行，不影響實驗測定 ,因此可采用三棱鏡，半圓形玻璃磚等，只是出射光和入射光不平行，但一樣能測出其折射率。(六) 例題例 1.一塊玻璃磚有兩個相互平行的表面，其中一個表面是鍍銀的 (光線不能通過此表面） 。現(xiàn)要測定此玻璃的折射率。給定的a器材還有：白紙、鉛筆、大頭針

5、4 枚（ P1、P2、P3、P4）、帶有刻度的直角三角板、量角器。b實驗時， 先將玻璃磚放到白紙上， 使上述兩個相互平行的表面P2 ?與紙面垂直。在紙上畫出直線aa/和 bb/, aa/表示鍍銀的玻璃表P1 ?面， bb/表示另一表面，如圖所示。然后，在白紙上豎直插上兩枚大頭針P1、 P2（位置如圖） 。用 P1、P2 的連線表示入射光線。 . 為了測量折射率，應(yīng)如何正確使用大頭針P3、 P4？。試在題圖中標(biāo)出 P3、 P4 的位置。ab . 然后，移去玻璃磚與大頭針。試在題圖中通過作圖的方法標(biāo)出光線從空氣到玻璃中的入射角 與折射角 。簡要寫出作圖步驟。12 . 寫出用表、 示的折射率公式n。

6、12【解析】 . 在 bb/一側(cè)觀察 P1、P2（經(jīng) bb/折射、 aa/反射，再經(jīng) bb/折射后）的像，在適當(dāng)?shù)奈恢貌迳?P3，使得 P3 與 P1、 P2 的像在一條直線上，即讓 P3 擋住的 P1、P2 像；再插上 P4，讓它擋住 P1、 P2 像和 P3。 P3、 P4 的位置如圖實 17-1. . 過 P1、 P2 作直線與 bb/ 交于 O；過 P3、P4 作直線與 bb/交于 O/；利用刻度尺找到 OO /的中點 M ；過 O 點作的垂線 CD ，過 M 點作 bb/的垂線與 aa/相交于 N 點，如圖所示，連接ON ；POD1，COD12 . sin sin12圖實 17-1例

7、 2.如圖實 17-2 所示，用三棱鏡做測定玻璃折射率的實驗。先在白紙上放好三棱鏡，在棱鏡的一側(cè)插上兩枚大頭針 P1 和 P2，然后在棱鏡的另一側(cè)觀察，調(diào)整視線使 P1 的像被 P2 擋住。接著在眼睛所在的一側(cè)插兩枚大頭針P3、 P4，使 P3 擋住 P1、P2 的像。 P4 擋住 P3 和 P1 、P2 的像，在紙上標(biāo)出的大頭針位置和三棱鏡輪廓如圖所示。（1）在本題的圖上畫出所需的光路。P1P2（ 2）為了測出棱鏡玻璃的折射率，需要測量的量是，在圖上標(biāo)出它們。（ 3）計算折射率的公式是 n。解析：插針法測玻璃的折射率，首先要利用所插的大頭針確定出光路。用直尺連接棱鏡左側(cè)兩插針痕跡點，畫出入射

8、光圖實 17-2線 P1P2；再連接棱鏡右側(cè)兩插針痕跡點， 畫出出射光線 P3P4，連接它們與棱鏡的交點 00'，完成棱鏡內(nèi)的光路，如圖所示。根據(jù)折射率的計算式nsin i，求棱鏡折射率有兩種方法：sin r一是用量角器分別從圖中測出入射角i和折射角 r，查出其正弦值代人折射率公式進行計算，需測量的量是入射角i 和折射角 r.另一種方法是用輔助圓，將角度的測量轉(zhuǎn)化為Fi長度的測量。如圖實17-3所示，以入射點為圓心，EorG以某一長度為半徑畫一個圓，此圓與入射光線的交H點為 E，與棱鏡內(nèi)的折射光線的延長線的交點為G，圖實 17-3因此 OE=OG 。過 E 和 G 分別向法線作垂線，在

9、三角形 OEF中 ，iEFs i nrGH，在三角形 OGH中 ，所以折射率s i nOGEFOEs i niEFOEEF 和 GH。nGH.需測量的量是線段s i nrGHOG練習(xí)題1. 如圖實 17-4 是透明玻璃磚， AB 面和 CD面平行，它們分別是玻璃和空氣的界面， 設(shè)為界面和界面， 光線從界面射入玻璃磚，再從界面射出，回到空氣中，如果改變光到達界面的入射角，則以下說法正確的是。 （填選項代號）A只要入射角足夠大，光線在界面上可能發(fā)生全反射現(xiàn)象B只要入射角足夠大，光線在界面上可能發(fā)生全反射現(xiàn)象C 無論入射角多大， 光線在界面上都不可能發(fā)生全反射現(xiàn)象圖實 17-4D 無論入射角多大，

10、光線在界面上都不可能發(fā)生全反射現(xiàn)象2在做測定玻璃折射率的實驗時：(1) 如圖實 17-5 中甲同學(xué)在紙上正確畫出玻璃磚的兩個界面ab 和 cd 時，不慎碰了玻璃磚，使它向 ab 方向平移了一些，如圖甲所示，其后的操作都正確，但畫光路圖時，將折射點確定在 ab 和 cd 上，則測出的 n 值將a'b'abcdc'd'甲乙(2)乙同圖實 17-5學(xué)為了避免筆尖接觸玻璃面，畫出的 a'b'和 c'd'都比實際側(cè)面向外側(cè)平移了一些, 如圖乙所示，以后的操作均正確，畫光路圖時將入射點和折射點都確定在a'b'和 c'd

11、'上，則測出的n 值將 .(3) 丙同學(xué)在操作和作圖時均無失誤，但所用玻璃磚的兩面明顯不平行，這時測出的n 將 .3.在用插針法測玻璃磚折射率的實驗中，已確定好入射方向AO，插了兩枚大頭針 P1 和 P2 ，如圖實 17-6所示（是三條直線） 。AP1*P 2a在以后的操作說法中你認(rèn)為正確的是。a*A. 在 bb 側(cè)調(diào)整觀察視線，另兩枚大頭針P3 和 P4 可能插在 O線上bbB. 保持 O 點不動，減少入射角，在bb 側(cè)調(diào)整觀察視線，另兩枚大頭針 P3 和 P4 可能插在線上23C.保持 O 點不動，增大入射角，在bb 側(cè)調(diào)整觀察視線，看不1圖實 17-6清 P1 和 P2 的像，這

12、可能是光在bb 側(cè)面發(fā)生全反射4. 學(xué)校開展研究性學(xué)習(xí)。某研究小組的同學(xué)根據(jù)所學(xué)的光學(xué)知識，設(shè)計了一個測液體折射率的儀器如圖實17-7 所示在一個圓盤上過其圓心0 作兩條互相垂直的直徑BC、EF ，在半徑 OA 上垂直盤面插下兩枚大頭針P1、 P2 并保持 P1、 P1 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 相平， EF 作為界面的法線，而后在圖中右上方區(qū)域觀察Pl、 P2 的像，并在圓周上插上大頭針P3，使 P3 正好擋住 Pl、 P2，同學(xué)們通過計算，預(yù)先在圓周 EC 部分刻好了折射率的值這樣只要根據(jù)P3 所插的位置，就可直接讀出液體折射率的值則：(

13、1) 若 AOF =30 °，OP3 與 OC 的夾角為30°，則 P3 處所對應(yīng)的折射圖實 17-7率的值為(2) 圖中 P3、 P4 兩位置哪一處所對應(yīng)的折射率值大?答：(3) 做 AO 的延長線交圓周于 K ，K 處所對應(yīng)的折射率值應(yīng)為5.如圖實 17-8 中在測定玻璃的折射率時，實驗步驟如下所述，請你在空白處填入適當(dāng)文字，并按正確順序排列為 _ 符號的意義見圖）A. 用 _量出入射角 和折射角，從三角函數(shù)表中查出它們的正弦值，將這些數(shù)據(jù)記入表格中；B. 用圖釘把白紙釘在平木板上，在白紙上畫一直線aa作為 _，通過 aa上的一點 O 畫出 _NN ，并畫一條線段 AO

14、 作為 _,然后把玻璃磚放在白紙圖實 17-8上，使它的長邊跟 aa對齊，畫出玻璃磚的另一表面 bb；C.移去大頭針和玻璃磚，過P3P4 引一直線 O B ，連接 OO 就是 _光線的方向；D. 用同樣的方法求出入射角是30°、 45°、 60°、75°時的折射角，查出正弦值并記入表中；E.在線段 AO 上豎直地插上兩枚大頭針P1P2，透過玻璃磚觀察大頭針的像，直到P1 的像_，再在觀察的這一邊插上大頭針P3P4，使 P4 擋住 _，記下 _的位置；F.用公式 _算出不同入射角時的折射率，看是否近于一個常數(shù)，求出幾次實驗中測得的 n 的平均值6.在測定玻

15、璃磚的折射率的實驗中：有兩位同學(xué)各設(shè)計了一個記錄表格，而且都已完成了計算，根據(jù)他們設(shè)計的表格所反映的信息，判斷他們論證做得是否正確。甲同學(xué)設(shè)計的表格是：次數(shù)入射角 isini折射角 rsinrnn130°0.5520.9°0.3571.40245°0.70730.5°0.5081.391.40360°0.86638.0°0.6161.41乙同學(xué)設(shè)計的表格是：次數(shù)123角平均值正弦值n入射角 i30°45°60°45°0.7071.42折射角20.9°30.5°38.0

16、6;28.8 °0.497答：上述二位同學(xué)做得正確的是_。（填甲或乙）7某同學(xué)做測定玻璃折射率實驗時，用他測得的多組入射角sinii 與折射角 r 作出 sini-sinr 圖象如圖實17-9 所示，下列判斷中1哪些是正確的()A 他做實驗時，研究的是光從空氣射入玻璃的折射現(xiàn)象C玻璃的折射率為 1.500.67sinrD玻璃臨界角的正弦值為 0.67CDE圖實 17-98. 如圖實 17-10 所示， ABC為一等腰直角三棱鏡。?FG?AB圖實 17-10現(xiàn)用插針法做實驗求三棱鏡的折射率 n。眼睛從 G點的大頭針看， 依次確定了三個點 F、E、D，DE、 FG各在一條直線上，且 DE

17、/AB 。試用作圖法在圖中準(zhǔn)確地畫出在棱鏡內(nèi)光路的走向。為了求折射率n，還需測量的物理量有_( 在圖中標(biāo)出 ) ，折射率n 的計算式為 _ 。9.由于實驗室中矩形玻璃磚的數(shù)量不夠，部分同學(xué)須改用直角三棱鏡做“測定玻璃的折射率”實驗，實驗步驟如下：A. 如圖實 17-11 所示，先在一張白紙上作相互垂直的直線ab、a/b/作為三棱鏡的兩個界面，并在直線上標(biāo)出點 O；AB.標(biāo)出 P3、P4 位置；×P2C.將三棱鏡放在白紙上，使短邊跟 ab 對齊，長邊跟a/ /對齊；a× P1ba bOD.在長邊 a/b/的外側(cè)透過三棱鏡觀察大頭針P1、P2的像，調(diào)整視線方向，直到P1 的像完

18、全被 P2 擋住；M/NE.在觀察的這一側(cè)插兩枚大頭針P3、 P4 使 P3 擋住O045×0P1、 P2， P4 擋住 P1、P2、P3、；P3 30F.過 O 點作一垂直 ab 的線段 OA ，在 OA 上垂直地B ×插兩枚大頭針 P1、P2；P4/P3P4 交 a/b/于 O/，作bG.移去三棱鏡和大頭針，連接圖實 17-11過 O/點與 a/ b/垂直的直線 MN ；H.作光路圖，計算折射率n。（ 1）正確實驗步驟順序為： 。（ 2）請在圖中畫出準(zhǔn)確完整的光路圖；（ 3）請根據(jù)圖中所給數(shù)據(jù)，求出該玻璃的折射率n=.10.如圖實 17-12中畫有直角坐標(biāo)系 Oxy 的白紙位于水y平桌面上， M 是放在白紙上的半圓形玻璃磚，其底面A的圓心在坐標(biāo)的原點，直邊與x 軸重合， OA 是畫在紙·P1上的直線， P1、 P2 為豎直地插在直線 OA 上的兩枚大頭P2·針， P3 是豎直地插在紙上的第三枚大頭針，是直線OA 與 y 軸正方向的夾角，是直線 OP3 與 y 軸負(fù)方向的夾角，只要直線OA 畫得合適，且 P3 的