插针法测定玻璃砖的折射率(精)

插针法测定玻璃砖的折射率

实验题目：插针法测定玻璃砖的折射率

实验目的：应用折射定律测定玻璃的折射率，加深对折射定律的理解。

实验器材：玻璃砖、钢直尺、大头针、量角器或圆规、图板、图钉、白纸。

实验原理：当光斜射入两面平行的玻璃砖时，由于r=∠OO′M，又由折射定律可得i=∠A′O′b′，故OA和O′A′平行，即从玻璃砖射出的光线与入射光线平行，只是产生一定的侧移，如图1所示，只要确定入射光线和射出光线的方向，就能用量角器测出入射角i和折射角r，从而由求出折射率。

图1

图2

如图2所示，要确定通过玻璃砖的折射光线，通过插针法找出跟

入射光线对应的出射光线，就能求出折射光线和折射角．再根据折射定律就可计算玻璃的折射率：

。

实验步骤：1、把白纸用图钉钉在木板上；

2、在白纸上画一条直线作为玻璃砖的上界面，画一条线段

作为入射光线，并过点画出界面的法线；

3、把长方形的玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边跟严格对齐，

并画出玻璃砖的另一个长边；

4、在线段上竖直地插上两枚大头针、；

5、在玻璃砖的一侧竖直地插上大头针，调整眼睛观察的视线，

要使恰好能挡住和在玻璃砖中的虚像；

6、用同样的方法在玻璃砖的一侧再插上大头针、使能同

时挡住本身和、的虚像；

7、记下、的位置，移去玻璃砖和大头针．过、引直线

与交于点，连接、，就是入射光在玻璃砖内的折射光线的方向，入射角=∠ ，折射角=∠ ；

8、用量角器量出入射角和折射角；

9、从三角函数表中查出入射角和折射角的正弦值，记入自己设计的表格里；

10、用上面的方法分别求出入射角是15°、30°、45°、60°和75°时的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，把这些数据也记在表格里；

11、计算出不同入射角时的值，比较一下，看它是否接近一个常数，求出几次实验中

测的的平均值，就是玻璃的折射率。

注意事项：1、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两个边

、；

2、实验过程中，玻璃砖在纸上的位置不可移动；

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和

间、和间的距离应尽量大一些，以减少确定光路方向时造成的误差；

4、实验时入射角不宜过小，否则会使入射角和折射角的值偏小，增

大测量误差，入射角也不宜过大，否则在一侧要么看不到、

的虚像，要么看到、的像模糊不清，并且变粗，不便于插大

头针、；

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要一一对应编号以免混乱。

误差分析：本实验对结果影响最大的是测量光在玻璃中的折射角r 的误差．应采取以下措施减小误差：

1、选用宽度较大的玻璃砖，宜在5cm以上；

2、入射角应在15°～75°范围内取值；

3、在纸上画、两条线时，应尽量准确地与玻璃砖的两个平

行的折射面重合，这样，两交点、才能与光线的实际入射点较好地相符，否则将使画出的玻璃中折射光路与实际情况严重偏离；

4、大头针、的位置应靠近玻璃砖，最好由两人同时分别由、

端观察校正插针的位置；

5、画图要用细铅笔，力求精确．

6、为避免由于测量入射角、折射角所造成的误差，以及由于多

次查数学用表所带来的麻烦，我们还可以用取不同的入射角时计算

值来证明了折射定律的成立，同时又方便地求出了玻璃的折射率；

7、本实验也可以不用平行板玻璃砖、实验的关键在于用插针法确定射出玻璃砖的出射光线，然后通过连接入射点和出射点找到折射光线。