测定玻璃砖的折射率
实验3：测定玻璃的折射率
一、实验目的：测定玻璃砖的折射率。 二、实验原理： 1.求折射率的公式有：
（1）n=
r i
sin sin （i 为光线在真空中的角，r 为光线在介质中的角） （2）n=C sin 1
（C 为临界角）
（3）n=v
c
（c 为真空中光速，v 为介质中光速）
2.要测玻璃砖的折射率，显然用n=r
i
sin sin 简便易行
三、实验器材：玻璃砖、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.将玻璃砖放在白纸上，画出上下两界面，做出法线。让光线从玻璃砖上方射入，下方穿出。做出入射光线和折射光线，用量角器测出入射角i 和折射角r ，代入公式n=r
i
sin sin 即可求出折射率n 。 2.入射角i 和折射角r 的确定
（1）用插在白纸上的大头针做为入射光源，大头针P 1、P 2在白纸上的插点的连线就是入射光线。
（2）在玻璃砖的另一侧用眼睛观察P 1和P 2的像，并在像的反向延长线上
插大头针P 3、P 4。大头针P 3、、P 4在白纸上的插点的连线就是出射光线。 （3）连接入射点和出射点即为折射光线。
五、注意事项：
1.实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且P 1和P 2之间，P 2和O 点之间，P 3和P 4之
间，P 3和O ’点之间距离要稍大一些。
2.入射角i 应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜太大。
3.操作时，不能用手触摸玻璃砖的光学面，更不能把玻璃砖界面当尺子用。
4.在实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。 六、数据处理：
1.此实验是通过测量入射角和折射角，然后查数学用表，找出入射角和反射角的正弦值，代入n=
r
i
sin sin 中，求玻璃的折射率。 2.其他处理数据的方法：
① 在找到人射光线和折射光线以后，以入射点O 为圆心，以任意长为半
径画圆，
分别与AO 交于C 点，与OO ’(或OO ’的延长线)交于D 点，过C 、D 两点分别向NN ’作垂线，交NN ’于C ’、 D ’，用直尺量出CC ’和DD ’ 的长.如图14-2所示. 由于CO CC 'sin =
α， DO
DD '
sin =β 而CO=DO ，所以折射率'
'
sin sin 1DD CC n ==βα 重复以上实验，求得各次折射率计算值，然后求其平均值即为玻璃砖折射率的测量值。
②根据折射定律可得βαsin sin =
n ，因此有αβsin 1
sin n
= 在多次改变入射角、测量相对应的入射角和折射角正弦值基础上，以sin α
值为横坐标，以sin β值为纵坐标建立直角坐标系.如图实14-3所示. 描数据点，过数据点连线得一条过原点的直线. 求解图线斜率，设斜率为k ，则n
k 1
=. 故玻璃砖折射率k
n 1=
七、误差分析：
1.入射光线、出射光线确定的准确性，要求入射侧、出射侧所插两枚大头针间距宜大点。
2.测量入射角与折射角时的相对误差，故入射角不宜过小。入射角也不宜过大，过大则反射光较强，出射光较弱。
【考能训练】
1.某同学用插针法测定玻璃的折射率n,如图实14-7所示,他的实验方法和操作步骤正
确无误，但事后发现玻璃砖的两个光学面ab 与cd 不平行.那么下列说法正确的是
（ ）
A. P 1、P 2与P 3、P 4两条直线一定不平行
B. P 1、P 2与P 3、P 4两条直线一定平行
C.他测出的n 值一定偏大
D.他测出的n 值不受影响
2.一束光线从空气射向水中，入射角为300
，在介面上光的一部分被反射，另一部分被折射，则反射光线与折射光线之间的夹角为（ ）
A 、小于300
B 、在300
到600
之间 C 、大于1200
D 、在600
到1200
之间
图14-2
图14-3
3.两种透明介质对真空的全反射临界角为C 1、C 2，且C 1＞C 2，由此可知，这两种介质中光速V 1、V 2、折射率n 1、n 2的大小关系是（ ） A 、n 1＞n 2，V 1＞V 2 B 、n 1＞n 2，V 1＜V 2 C 、n 1＜n 2，V 1＜V 2 D 、n 1＜n 2，V 1＞V 2。
4、如图所示，光在真空和介质的界面MN 上发生偏折，那么：①光是从真空射向介质。 ②介质的折射率为。 ③光在介质中的传播速度为×108
m/s 。 ④反射光线与折射光线成600
角。 则下列组合正确的是（ ） A 、①② B 、②③ C 、①②③④ D 、①②③
5.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实14-14①、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.他们的其它操作均正确,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 .（填“偏大”“偏小”或“不变”）.
M N
300
300