探究实验：测定玻璃的折射率

插针法：利用几枚大头针插 在你所认定的光的传播方向 上，如果后一个大头针恰好 能挡住前一个大头针的像， 那么连接大头针插入点的方 向就是光的传播方向
利用现有的材料设计实验：
实验器材： 一块两面平行的玻璃砖，白纸，木板，大头针（4枚），图钉（四 枚）、量角器（或圆规），刻度尺
实验方案一： 利用量角器量出入射角i和折射角r 器材： 一块两面平行的玻璃砖，白纸，木板，大头针（4枚）， 图钉（4枚）、量角器，刻度尺 实验步骤 实验方案二：画辅助圆找出线段比从而确定sini/sinr 器材： 一块两面平行的玻璃砖，白纸，木板，大头针（4枚）， 图钉（4枚）、圆规，刻度尺 实验步骤 实验方案三：画辅助线找出线段比从而确定sini/sinr 一块两面平行的玻璃砖，白纸，木板，大头针（4枚）， 器材： 图钉（4枚）、刻度尺 实验步骤 任选一种方案进行实验并且自行设计数据处理表格 测出玻璃砖的折射率并看看折射定律是否正确
（1）如图（乙）所示，（画出通过P1P2和P3P4的光线， 包括在棱镜内的那部分路径。） （2）入射角i和折射角r，如图（乙）所示 （或线段EF，OE，GH，OG）。 （3）n= sini/sinr（或n=EF.OG/GH.OE ）。
方案一 实验步骤
１、固定白纸于绘图板． ２、画出界面线aa′、法线NN′和 入射光线OA. 3、放好玻璃砖，画下界面bb′.
1 n sin
课后思考题：
如何测量一块三棱镜玻璃的折射率？
三棱镜
1.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，在棱镜的一侧插上两枚大头针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和P4，使P3挡住 P1和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（甲）所示。 （1）在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n=__________。
4、插针法定出射光线：在OA上竖直 插上P1、P2，透过玻璃砖观P1、P2 的像，调整视线直到P2的像挡住P1的像，再在观察者 一 侧竖直插P3、P4，使P3挡住P1、P2 的像，P4挡住 P3本身和P1、P2 的像，记下P3、P4的位置. 5、作图确定出射光O′B、出射点O′、折射光线ＯＯ′.
6、同样地，在玻璃砖bb′一侧再竖直地插一枚大头针P4，使P4能 挡住P3本身，同时也挡住P1、P2的像.a Nhomakorabeaa／
a
a／
b (a)
b／
b
b／
(b)
解析：
（1）不变，此时玻璃砖的平移对测量结果没有影响。由下图（ 甲）可看出折射角不变，入射角相同，故测得的折射率将不变。 （2）偏小。由下图（乙）可看出，实验得到的折射点向右移， 所画出的折射角比实际折射角偏大，由n=sini/sinr知，入射角不变 的情况下，测得的折射率比真实值更小。 （3）无影响。同样可根据入射光线和出射光线确定玻璃内折射 光线，从而确定入射角和折射角，只要第二个界面不发生全反射就 行了。不过，入射光线和出射光线不平行，如图（丙）
R AB R CD
方案三 实验步骤
其它实验步骤和方案一相同，在确 定了折射光线为O1O2后，在入射光 线AO1和折射光线O1O2的延长线上 截取等长的线段O1M和O1P，这线 段应尽量长一些，例如大于10cm 。过M、P作法线NN′的垂线MK和 PQ，用直尺量出MK和PQ的长度 则折射率
MK n PQ
3、观察大头针的像时，玻璃砖与白纸的位置都不能改变。不能将 玻璃砖当尺子画其界面，不要用手触摸光洁面，只能接触毛面和棱。 4、可以用图像法求折射率减少误差: 用sini表示纵坐标，用sinr 表示横坐标图象的斜率为n 。
5、由于要多次改变入射角的大小重复实验，所以入射光线与出 射光线最好一一对应编号以免混乱。
实验方案中还有那些要注意和改进的地方：
1、大头针要竖直插在白纸上，观察时看针脚，玻璃砖两侧的大头 针间距要适当地大些，不要靠的太近，选择玻璃砖时其宽度宜大些， 这样可减小确定光路方向时出现的误差，提高测量的准确度。 2、入射角不能太小(接近零度)，也不能太大(接近90°) ，一般在 15°—75°间，因为入射角太小时，折射角就更小，测量的相对 误差增大，而入射角太大时，导致反射光太强，折射光太弱，不 易观察，很难确定P3、P4的位置。
方案一 实验步骤
7、记下P3、P4的位置，移去玻璃 砖，拔去大头针，过P3、P4连一 条直线BO′交bb′于O′点，连接 OO′，OO′就是入射光线AO在玻 璃砖内的折射光线，折射角为r. 8、用量角器量出入射角i和折射角r的大小. 9、用同样的方法分别求出入射角为300、450、600、750时的折射 角以及它们相应的正弦值. 10、算出不同入射角时sini/sinr的值，求出几次实验 中的平均值就是玻璃的折射率.
方案二 实验步骤
其它实验步骤同实验方案一，当 确定出折射光线OO’后，以入 射点O为圆心，以任意长为半径 画圆交入射光线AO于A，交折射 光线的延长线与C（如图所示） ，作AB垂直法线NN’于B点， CD垂直法线NN’于D点，用刻 度尺量出线段AB和CD的长度， 则玻璃砖折射率为：
sin i AB n sin r CD
如何能够在自然光的条件下获 得“一条”入射光线和折射光 线？ 并且确定它的方向？
利用光的直线传播原理，如果几个物体在同一条光线上，逆着 光的传播方向看去后一个物体会挡住前一个物体发出的光线， 例如平时做广播操时，把队伍排成一条直线。
如图，利用平行玻璃砖对光路的侧移，用插针法找出 入射光线AO对应的出射光线O′B,从而确定出射点Ｏ′那 么ＯＯ′就是折射光线。
（乙）
思考题二：
如何测量一块半圆形玻璃砖的折射率？ 方案一：插针法。确定折射光线如右图所示
α
sin n sin
β
方案二：全反射法。确定临界角θ用一束光线垂直于玻璃砖直径平面射入
圆心O，以O为转轴在水平面内缓慢转动半圆形玻璃砖，当刚转过θ角时，观察 者在玻璃砖平面一侧恰看不到出射光线。这样就可以知道该玻璃砖的折射 率n的大小。如下图所示
思考题一：在利用插针法“测定玻璃的折射率”实验中：
（１）甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa／和bb／后，实验中不小心碰 了玻璃砖使它向aa／方向平移了少许（其它操作均正确无误）。如图（a）所示。 则他测出的折射率值将 （ 不变 ）
（２）乙同学在画界面时，不自觉地将两界面aa／、bb／间距画得比玻璃砖宽度大 些（其它操作均正确无误），如图（b）所示，则他测得折射率将 （ 偏小 ） （3）丙同学在操作和作图时均无失误，但所用玻璃砖的两个界面明显不平行 ，这时测出的n值将（ 无影响 ）
例：斜插入水中的筷子与竖直方向成 45°角，由空气中向下观察，看到 筷子在水中的部分与竖直方向成的角 度为θ ，则( B ) A.θ ＜45°
B.θ ＞45° C.θ =45
D .条件不足，无法判断
如何测量玻璃的折射率？
sin i n sin r
测出入射角i 测出折射角r
测出入射光线 测出折射光线