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第二节 测定介质的折射率
第四章 光及其应用
学习目标
1. 通过测量玻璃砖的折射率实验，加深对折射率的理解，学会测量介质的折射率；
2. 了解相对折射率和绝对折射率的概念；
3. 通过实验，理解光通过平行玻璃砖的光路规律，掌握处理数据与减小误差的方法。
一、实验目的
1.理解测定玻璃的折射率的原理；
2.会用 “＿＿＿”确定光路；
3.会对实验数据进行处理和误差分析。
插针法
二、实验原理
用插针法确定光路，找出跟入射光线相对应的＿＿＿＿，用＿＿＿测出入射角i和折射角γ，根据＿＿＿＿计算出玻璃的折射率＿＿＿＿＿。
折射光线
量角器
折射定律
????=sin????sin????
?
三、实验器材
长方形玻璃砖、白纸、木板、＿＿＿、
图钉、＿＿＿、三角板(或直尺)、铅笔。
大头针
量角器
四、实验步骤
1. 用图钉把白纸固定在木板上，在白纸
上画一直线aa'作为＿＿，过aa'上的一点O画出界面的法线NN' ，并画一条线段AO作为＿＿光线。
2.把＿＿＿＿＿＿放在白纸上，并使其长边与aa' ＿＿，再用刻度尺画出玻璃砖的＿＿＿＿＿。
界面
入射
长方形玻璃砖
重合
另一边bb'
测折射率实验.mp4
四、实验步骤
3.在线段AO上竖直地插上＿＿＿＿＿＿＿＿。
4.从玻璃砖bb'一侧透过玻璃砖观察＿＿＿＿＿＿＿＿，调整视线的方向直到P1的像被P2的像＿＿。再在bb'一侧插上＿＿＿＿＿＿＿＿，使＿能挡住P1、P2的像，＿能挡住P3本身及P1、P2的像。
5.移去＿＿＿，在拔掉P1、P2、P3、P4的同时分
别记下它们的＿＿，过P3、P4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＿＿角，∠O'ON'为＿＿角。
6.用量角器量出入射角i和折射角γ，查出入射角和折射角的正弦值。
两枚大头针P1、P2
大头针P1、P2的像
挡住
两枚大头针P3、P4
P3
P4
玻璃砖
位置
折射光线
入射
折射
五、注意事项
1.实验时，应尽可能将大头针＿＿插在纸上，且P1和P2之间、P3和P4之间、P2与O、P3与O'之间距离要＿＿＿＿。
2.入射角i不宜太大(接近90°)，也不宜太小(接近0°)。当i太大时，反射光＿＿，折射光＿＿；当i太小时，入射角、
折射角测量的相对误差＿＿。
3.操作时，手不能触摸玻璃砖的＿＿＿＿＿，
更不能把＿＿＿＿＿当作尺子画界线。
4.实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能＿＿。
5.玻璃砖应选宽度＿＿的(宜5 cm以上)，若宽度＿＿，则测量误差较大。
竖直
稍大一些
较强
较弱
较大
光洁光学面
玻璃砖界面
改变
较大
太小
六、数据处理
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}次序
入射角i
折射角γ
sini
sinγ
????=????????????????????????????????
????=????????(????????+????????+????????+????????+????????)
1
2
3
4
5
1.计算法：用量角器测量入射角i和折射角γ，并查出其正弦值sini和sinγ，算出不同入射角时的＿＿＿的值，并取＿＿＿作为测量结果。
????????????????????????????????
?
平均值
六、数据处理
2.作图法：改变不同的入射角i，
测出不同的折射角γ，作sin i – sinγ
图象，由????＝????????????????????????????????可知图象应为＿＿，
其＿＿为玻璃的折射率。
?
．
．
．
．
．
直线
斜率
六、数据处理
3.辅助线法：作AC垂直于NN' ，
垂足为C，量出AC、AO的长度，
可得????????????????＝＿＿，作DE垂直于NN' ，
垂足为E，量出DE、DO的长度，
可得????????????????＝＿＿，则????＝????????????????????????????????＝＿＿＿＿。
?
C
????????????????
?
D
E
????????????????
?
??????????????????????????????????
?
六、数据处理
4.单位圆法：以入射点O为圆心，
以适当长度为半径画圆，交入射光线
AO于F点，交折射光线于F' ，分别过
F、F'作NN'的垂线，垂足分别为G、
G' ，则????＝????????????????????????????????＝＿＿＿＿。
?
F
G
F'
G'
????????????′????′
?
七、误差分析
1.插针过程中针的＿＿不恰当导致画光路图时出现误差，如两针间的距离过小、两针的连线取向不当致使入射角过大或过小等。
2.画＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿时出现误差。如
两边线间距离比玻璃砖实际宽度偏大或偏小。
3.玻璃砖和白纸的＿＿＿＿使入射角和折射角
偏大或偏小出现误差。
4.在用量角器测量＿＿＿＿＿＿＿读数时出现误差。
5.观察P1、P2的像，确定＿＿＿＿＿时可能出现误差。
位置
玻璃砖两边线aa′和bb′
位置移动
入射角和折射角
P3、P4位置
实践与拓展
插针法的作用是找出玻璃砖内的光路，其关键是确定入射点和出射点，而入射点和出射点是利用插针后确定的直线与界面直线相交而得到的，故实验的关键是插准大头针，画准玻璃砖边界线，而与所选玻璃砖两边平行与否无关。如图，用半圆形、圆形或三角形玻璃砖，均可测出其折射率。
几种常见介质的折射率
增长见识
增长见识
1.相对折射率：设光从介质1射入介质2，介质2相对于介质1的折射率叫作相对折射率，即＿＿＿＿＿。
2. 绝对折射率：光从真空中射入某种介质的折射率叫作绝对折射率，即＿＿＿＿＿。
【推导】两者的关系
????????????=????????????????????????????????
?
????=????????
?
①
????????????=????????????????
?
=????????????????????????
?
=????????????????
?
=sin????sin????
?
????????sin????=????????sin????
?
②
????????????=????????????????
?
????????????=????????????????
?
课堂练习
1.(多选)在做“测量玻璃砖的折射率”的实验时,下列关于实验要求的叙述正确的是(　 　)
A.玻璃砖的宽度宜大些
B.大头针应垂直地插在纸面上
C.每边的两个大头针的距离近些容易观察
D.在插?????????时,只要挡住????????的光线就行,与????????、????????无关
?
AB
课堂练习
2.(多选)某同学用插针法测定玻璃砖的折射率，他的实验方法和操作步骤正确无误，但他处理实验记录时发现玻璃砖的两个光学面aa′与bb′不平行，如图所示，则(　　)
A．AO与O′B两条直线平行
B．AO与O′B两条直线不平行
C．他测出的折射率偏大
D．他测出的折射率不受影响
BD
课堂练习
3.某同学由于没有量角器，他在完成了光路图后，以O点为圆心，10cm为半径画圆，分别交线段OA于A点，
交线段OO′ 的延长线于C点，过A点作法线
NN′ 的垂线AB交NN′于B点，过C点作法线
NN′ 的垂线CD交NN′于D点，如图所示。
用刻度尺量得OB=8cm，CD＝4cm，由此
可得出玻璃的折射n= 。?
1.5

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