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实验报告:测量玻璃折射率

实验报告:测量玻璃折射率

高二(

)班

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【实验目的】

1、明确测定玻璃砖的折射原理

2、知道测定玻璃砖的折射率的操作步骤

3、会进行实验数据的处理和误差分析

【实验原理】

如图所示,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AO 对应的出射光线O 1B ,就能求出折射光线OO 1和折射角θ

2,再根据折射定律就可算出玻璃的折射率

n=2

1sin

sin

【实验器材】

平木板、白纸、玻璃砖1块、大头针4枚、图钉4个、量角器(或三角板或直尺)、铅笔

【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

ad 作为玻璃砖的上界面,画一条线段

AO 作为入射光线,并过O 点

画出界面ad 的法线NN 1。

3、把长方形的玻璃砖放在白纸上,使他的一个长边

ad 跟严格对齐,并画出玻璃砖的另一个

长边bc.。

4、在AO 线段上竖直插上两枚大头针

P 1P 2.

5、在玻璃砖的ad 一侧再插上大头针P 3,调整眼睛观察的视线,要使

P 3恰好能挡住P 1P 2在

玻璃中的虚像。6、用同样的方法在玻璃砖的

bc 一侧再插上大头针P 4,使P 4能同时挡住P 3本身和P 1P 2的虚

像。

7、记下P 3、P 4的位置,移去玻璃砖和大头针。过

P 3、P 4引直线O 1B 与bc 交于O 1点,连接

OO 1,OO 1就是入射光线AO 在玻璃砖内的折射光线的方向。入射角θ1=∠AON ,折射角

θ2=∠O 1ON 1

8、用量角器量出入射角

θ

1和折射角θ2。查出入射角和折射角的正弦值,记录在表格里。

9、改变入射角θ1,重复上述步骤。记录

5组数据,求出几次实验中测得的

2

1sin

sin 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

当尺子画玻璃砖的另一边

bc 。

2、实验过程中,玻璃砖在纸上的位置不可移动.

3、玻璃砖要选用宽度较大的,宜在

5厘米以上,若宽度过小,则测量折射角度值的相对误差

增大;用手拿玻璃砖时,只能接触玻璃毛面或棱,严禁用玻璃砖当尺子画界面;4、入射角i 应在15°~75°范围内取值,若入射角

α过大。则由大头针P 1、P 2射入玻璃中的光

线量减少,即反射光增强,折射光减弱,且色散较严重,由玻璃砖对面看大头针的虚像将暗淡,模糊并且变粗,不利于瞄准插大头针P 3、P 4。若入射角α过小,折射角将更小,

测量误差更大,因此画入射光线

AO 时要使入射角α适中。

5、上面所说大头针挡住大头针的像是指

“沉浸”在玻璃砖里的那一截,不是看超过玻璃砖上方

的大头针针头部分,即顺

P 3、P 4的方向看眼前的直线P 3、P 4和玻璃砖后的直线P 1、P 2的

虚像是否成一直线,若看不出歪斜或侧移光路即可确定。6、大头针P 2、P 3的位置应靠近玻璃砖,而

P 1和P 2、P 3和P 4应尽可能远些,针要垂直纸面,

这样可以使确定的光路准确,减小入射角和折射角的测量误差。

【实验数据】

实验数据处理的其他方法:

入射角θ1折射率n=

折射角θ2

1、在找到入射光线和折射光线以后,以入射点0为圆心,以任意

长为半径画圆,分别与

AO 交于C 点,与00’(或00’的延长线)交于

D 点,过C 、D 两点分别向NNl 作垂线,交NN ’于C ’、D ’,用直尺量出CC ’和DD ’的长。如图所示。

由于CO

CC'sin

DO

DD 'sin 而CO=DO

所以折射率'

'sin

sin 1

DD CC n 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sin

sin n

因此有sin

1sin 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sina 值为横坐标、以sin β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,设斜率为k ,则n

k

1。故玻璃砖折射率k n

1。

【误差分析】

1、用量角器测得有误差;

2、人眼读数存在误差;

3、数据处理带来误差;

4、实验仪器存在一定的系统误差。