2018年高考物理复习实验十五 测定玻璃的折射率

一、基本实验要求 1．实验原理

如图所示，当光线AO1以一定的入射角θ1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO1对应的出射光线O2B，从而sin θ1P1N

求出折射光线O1O2和折射角θ2，再根据n＝或n＝算出

sin θ2QN′玻璃的折射率．

2．实验器材

木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、三角板、铅笔．

3．实验步骤

(1)用图钉把白纸固定在木板上．

(2)在白纸上画一条直线aa′，并取aa′上的一点O为入射点，作过O点的法线NN′.

(3)画出线段AO作为入射光线，并在AO上插上P1、P2两根大头针．

(4)在白纸上放上玻璃砖，使玻璃砖的一条长边与直线aa′对齐，并画出另一条长边的对齐线bb′.

(5)眼睛在bb′的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向，使P1的像被P2的像挡住，然后在眼睛这一侧插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，再插上P4，使P4挡住P3和P1、P2的像．

(6)移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P3、P4的针孔位置确定出射光线O′B及出射点O′，连接O、O′得线段OO′.

(7)用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ

1和

sin θ2.

sin θ1(8)改变入射角，重复实验，算出不同入射角时的，并取

sin θ2

平均值．

二、规律方法总结 1．实验数据处理

(1)计算法：用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦

值sin θ1和sin θ2.算出不同入射角时的

sin θ1

，并取平均值．

sin θ2

(2)作sin θ1－sin θ2图象：改变不同的入射角θ1，测出不同的sin θ1

折射角θ2，作sin θ1－sin θ2图象，由n＝可知图象应为直

sin θ2线，如图所示，其斜率为折射率．

(3)“单位圆”法确定sin θ1、sin θ2，计算折射率n. 以入射点O为圆心，以一定的长度R为半径画圆，交入射光线OA于E点，交折射光线OO′于E′点，过E作NN′的垂线EH，EH

过E′作NN′的垂线E′H′.如图所示，sin θ1＝OE，sin θ2＝E′H′sin θ1EH

，OE＝OE′＝R，则n＝＝.只要用刻度尺量OE′sin θ2E′H′出EH、E′H′的长度就可以求出n.

2．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另一边bb′.

(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，且玻璃砖每两枚大头针P1与P2

间、P3与P4间的距离应大一点，以减小确定光路方向时造成的误差．

(4)实验时入射角不宜过小，否则会使测量误差过大，也不宜过大，否则在bb′一侧将看不到P1、P2的像．

1．用两面平行的玻璃砖测定玻璃的折射率的实验中，已画好玻璃砖界面aa′和bb′，若不慎将玻璃砖向上平移了一些，放在如图所示的位置上，而实验中其他操作均正确，则测得的折射率将( )

A．偏大 B．偏小 C．不变 D．无法确定

解析：经过玻璃砖的光路如图中实线所示，由于所作的玻璃砖分界线不是实际的分界线，而是如图中虚线所示，由几何知识可知，测出的折射角与真实的折射角相同．

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