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4.1.2实验：测定玻璃的折射率
第四章 光
实验的目的和原理
实验的器材和步骤
数据处理与误差分析
注意事项
01
02
03
04
目录
CONTENTS
实验的目的和原理
PART 1
i
r
思考1：铅笔直接划过玻璃面确定玻璃砖界面好不好？
红色激光穿过玻璃的光路图
1.目的：
测量玻璃的折射率。
2.原理：

思考2：没有激光能否确定光路的光线从而测量角度？
一、实验的目的和原理
实验的器材和步骤
PART 2
i
1
2
3
4
白纸 、大头针若干、铅笔、直尺、量角器
r
1.器材：玻璃砖、
注意：铅笔直接划过玻璃面容易划伤玻璃。
2.步骤：
二、实验的器材和步骤
二、实验器材与步骤：
2.步骤：
①铺纸（将白纸用图钉固定在木板上）；
②在白纸上画一条线a作为界面，过a上的一点O（作为入射点）画法线NN′，并画AO作为入射光线；
③把玻璃砖放在白纸上，使它的一边与a对齐(确保O为实际入射点)，确定玻璃砖的另一界面a′(确保出射点准确) ；
1.器材：玻璃砖、白纸 、大头针、铅笔、直尺、量角器
④在直线AO上竖直插大头针P1、P2，透过玻璃砖观察P1、P2的像，调整视线让P2挡住P1的像。再在另一侧竖直插上两枚大头针P3、P4 。使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3、P2、P1的像，记下P3、P4位置。
⑤移去大头针和玻璃砖，过P3、P4所在处作直线DC与a′交于O′（作为实际出射点），直线O′D代表沿AO方向的入射光通过玻璃砖后的传播方向；
⑥连接OO′，入射角 1=∠AON ，折射角 2＝ ∠N′OO′，用量角器量出入射角和折射角，求出对应的正弦值，记录在表格中；
⑦用上述方法求出入射角分别为300、450、 600的折
射角，查出它们的正弦值，填入表格；
⑧算出不同入射角时的入射角与折射角的正弦比值，最后求出几次实验的平均值为折射率.
数据处理及误差分析
PART 3
1.平均值法
算出不同入射角时的比值 ，最后求出在几次实验中所测的 平均值，即为玻璃砖的折射率。
三、数据处理及误差分析
2.图象法
以sinθ1值为横坐标、以sinθ2值为纵坐标，建立直角坐标系，如图所示。描数据点，过数据点连线得一条过原点的直线。求解图线斜率为k
故玻璃砖折射率：
3.单位圆法:没有量角器时，可以用单位圆法。
i
A
B
O
O
r
a
a
E
F
D
C
产生原因 减小方法
偶然 误差 入射、折射光线画不精确 两大头针间距适当大些
入射角、折射角测不准 入射角适当大些
2.误差分析
①偶然误差
②系统误差
(无)
2、常见的例子误差分析
（1）实验中，当玻璃砖和平行线发生了平移，对最后的结果有无影响？
真实光路
误差光路
无影响
折射角不变
（2）实验中，当平行线画得比玻璃砖宽，对最后的结果有无影响？
真实光路
误差光路
得到折射率偏小
折射角偏大
注意事项
PART 4
5.玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5cm以上。若宽度太小，则测量误差较大。
1.实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且大头针之间及大头针与光线转折点之间的距离要稍大一些。
2.入射角θ1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.在操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁面，更不能把玻璃砖界面当尺子画界线。
4.在实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。
四、注意事项
例1.　在“测量玻璃的折射率”实验中：
(1)为了取得较好的实验效果，下列说法正确的________。
A．必须选用上下表面平行的玻璃砖
B．选择的入射角应尽量小些
C．大头针应垂直地插在纸面上
D．大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些
CD
(2)A同学在画界面时，不小心将两界面aa′和bb′间距画得比玻璃砖宽度大些，如图甲所示，则他测得的折射率________(选填“偏
大”“偏小”或“不变”)。
(3)B同学在量入射角和折射角时，由于没有量角器，在完成了光路图以后，以O点为圆心，OA为半径画圆，并延长OO′交圆于C点，过A点和C点作垂直于法线的直线分别交于B点和D点，如图乙所示，则他只需要测量_________________，就可求出玻璃的折射率n＝________(用所测量的物理量表示)。
偏小
AB、CD的长度
AB
CD
思考：若在插针时微移了玻璃砖，则他测得的折射率________
不变
例2．用“插针法”测量透明半圆柱形玻璃砖的折射率，O为玻璃砖截面的圆心，使入射光线跟玻璃砖的平面垂直，下面4个图中P1、P2、P3和P4是4个学生实验时插针的结果。
(1)在这4个图中，肯定把针插错了的是______。
(2)在这4个图中，可以比较准确地测
出玻璃砖的折射率的是______，计算
折射率的公式是__________。(对右侧
面用θ1表示入射角，θ2表示折射角)
A
D

例3.(2023北京丰台期中改编)在“测玻璃的折射率”实验中:
(1)如图甲,用插针法测定玻璃砖折射率的实验中,确定P3位置的方法是透过玻璃砖观察,使
P3挡住　　　　 (选填“P1、P2”或“P1、P2的像”);
P1、P2的像
(2)小华同学正确确定P4位置,并确认其他的操作步骤也都正确后,根据测得的入射角和折射角的正弦值画出图线,如图乙所示,从图线可求得玻璃砖的折射率是　　　　;
1.6
(3)小星同学在画界面时,不小心将界面bb'画歪了一些,如图丙所示,他随后实验测得的折射率　　　　(选填“偏大”“偏小”“不变”或“偏大、偏小和不变都有可能”)。
偏大、偏小和不变都有可能
例4.(2024安徽安庆宿松中学月考)实验室有一个直角三棱镜,物理小组的同学准备
测量它的折射率,实验步骤如下:
(1)在木板上铺一张白纸,将三棱镜放在白纸上并用细线描出三棱镜的轮廓,如图中
△ABC的实线所示。
(2)在垂直于AB的方向上插上两枚大头针P1和P2,在棱镜的BC侧透过三棱镜观察
两个大头针,当P1的像恰好被P2的像挡住时,插上大头针P3,使P3挡住P1、P2的像,
再插上大头针P4,使P4挡住P3和P1、P2的像,移去三棱镜和大头针,大头针在纸上的
位置如图所示。
请帮他们完成下列实验内容:
(1)将实验需要的光路图补充完整。
(2)实验小组用量角器量出光线在BC界面发生折射时,入射光线与BC边夹角为α、
折射光线与BC边夹角为β,则三棱镜的折射率n=　　　　。
(3)若实验中三棱镜的位置发生了微小的平移,如图中虚线所示,则测得的折射率　　 真实值(选填“大于”“等于”或“小于”)。

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