2. 学生实验：测定玻璃的折射率教学设计内容推荐

第2节

学生实验：测定玻璃的折射率

学习目标：

1.掌握测定玻璃折射率的原理．

2．学会插针法测定玻璃的折射率．

重点难点：

1.折射光线的确定．

2．实验的正确操作及减小误差的方法．

一、实验目的

测定玻璃的折射率．

二、实验原理

如图4－2－1所示，当光线AO以一定入射角穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光线O′B，从而确定了玻璃砖中的折射光线OO′，量出入射角θ1和折射角θ2，根据n＝_____ 算出玻璃的折射率．

三、实验器材

________、白纸、木板、大头针四枚、图钉四枚、量角器、三角板(或直尺)、铅笔．

四、实验步骤

1．用图钉把_____固定在木板上．

2．在白纸上画一条直线aa′代表两种介质的______ ,过aa′上的一点O画出界面的法线NN′，并画一条线段AO作为__________．

3．把长方形的玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边跟aa′对齐，并画出玻璃砖的另一长边bb′. 4．在AO线段上______地插上两枚大头针G1、G2. 5．在玻璃砖bb′一侧透过玻璃砖观察大头针G1、G2的像，调整视线的方向直到G1的像被G2的像挡住;再在bb′一侧插上两枚大头针G3、G4，使G3能挡住G1、G2的像，G4能挡住G1、G2的像及G3本身．

6．移去玻璃砖，在拔掉G1、G2、G3、G4的同时分别记下它们的位置．过G3、G4作直线O′B交bb′于O′,连接O、O′，OO′就是玻璃砖内__________的方向,∠AON为入射角θ1，∠O′ON′为折射角θ2. 7．用_______量出入射角θ1和折射角θ2的度数，查出它们的正弦值，并把这些数据填入记录表格里．

8．用上述方法分别求出入射角是15°、30°、45°、60°、75°时的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，记入表格里．

9．算出不同入射角时

的值，比较一下，看它们是否接近于一个常数，求出几次实验时测得数据的_______，就是玻璃的折射率．

二、注意事项及误差分析

1．注意事项

(1)实验中，玻璃砖在纸上的位置不可移动．

(2)用手拿玻璃砖时，手只能接触玻璃砖的毛面或棱，不能触摸光洁的光学面，严禁把玻璃砖当尺子画玻璃砖的另一边bb′. (3)大头针应竖直地插在白纸上，且玻璃砖每一侧的两枚大头针G1与G2间、G3与G4间的距离应大一些，以减小确定光路方向时造成的误差．

(4)实验时，入射角θ1不宜过小，否则会增大测量角度的误差；入射角也不宜过大，因入射角太大时，折射光线太弱．

(5)为减小实验误差，要改变入射角，重复实验，所以应将每次实验所得的插孔进行编号，

以免造成混乱．

玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5 cm以上，若宽度太小，则测量误差较大．

2．误差分析

(1)入射光线、出射光线确定的准确性造成误差，故入射侧、出射侧所插两枚大头针间距应大一些，玻璃砖应宽一些．

(2)入射角和折射角的测量造成误差，故入射角应适当，一般取入射角在30°～70°，以减小测量的相对误差．

（3）出射点位置确定不准造成误差．

若实验中入射点选择不合适，使光线从玻璃砖的侧面射出，而没有从与入射面平行的另一面射出，会造成很大误差，故实验中应注意玻璃砖的边界，使光线从互相平行的两面射入和射出．

(4)玻璃砖的边界确定不准确造成误差．

若实验中移动了玻璃砖，或所画边界与玻璃砖实际边界不重合，会造成入射角或折射角错误，故实验中应使所画边界与玻璃砖实际边界一致，且实验中保持玻璃砖位置不动．

三

练习

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(G1、G2、G3、G4)、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4－2－4所示．然后，在白纸上竖直插上两枚大头针G1、G2(位置如图)．用G1、G2的连线表示入射光线．

(1)为了测量玻璃的折射率，应如何正确使用大头针G3、G4？__________________________________ __________________________________________ 试在题图中标出G3、G4的位置．

(2)然后，移动玻璃砖与大头针．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θ1、θ2表示的折射率公式为n＝________.

在利用插针法测定玻璃折射率的实验中：

2.

(1)甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa′和bb′后，不小心碰了玻璃砖使它向aa′方向平移了少许，如图4－2－6所示．则他测出的折射率将____________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)．

(2)乙同学在画界面时，不小心将两界面aa′、bb′间距画得比玻璃砖宽度大些，如图4－2－7所示，则他测得的折射率____________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)．

四．小结

五．作业

试卷