测定玻璃的折射率

实训项目一　测定玻璃的折射率

实训项目目标

1．能力目标

（1）会通过折射定律测定玻璃的折射率。

（2）会分析实验过程中出现的问题以及实验产生的误差。

2．知识目标

掌握玻璃折射率的测定方法。

3．素质目标

通过该实验培养学生认真、仔细，勤于动手、动脑的学习习惯。

实训项目相关知识

1．某种波长的单色光在真空中的光速与在某种透明介质中的光速之比称为这种介质对这种单色光的折射率。

2．入射光线、法线和折射光线在同一平面，入射光线和折射光线分居法线两侧，入射角的正弦（sini₁）与折射角的正弦（sini₂）之比等于折射光线一侧介质的折射率（n₂）与入射光线一侧介质的折射率（n₁）之比，即。如图1－1－1所示。

图1－1－1　折射定律

3．如图1－1－2所示，当光线AO以一定入射角穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光线O′B，从而求出折射光线OO′和折射角r，再根据算出折射率。

图1－1－2　折射定律

实训条件

1．实训设备

一块两面平行的玻璃砖、量角器（或圆规、三角板）、刻度尺。

2．实验材料

木板、大头针（4枚）、白纸。

3．实训准备

（1）收集各种测定玻璃折射率的方法，并进行对比研究，提出6种测量玻璃折射率的设计方案，每种测量方案包括测量原理、光路安排、实验仪器选择、实验参数估算、实验步骤、注意事项、参考资料等。

（2）根据实验室现有的条件和实验情况，选择三种可行的测量设计方案进行试验，在试验过程中对该方案逐步进行修改完善。

（3）实训过程中，在插大头针时，要求一定要垂直插入，并且注意安全。

（4）参加实验人员必须按照实验室管理规定，穿白大衣、清洁双手、矫正自身的屈光不正。

（5）复习与本次实验课有关的知识。

实训项目操作步骤和方法

1．把白纸铺在木板上。

2．在白纸上画一直线aa′作为界面，过aa′上的一点O画出界面的法线NN′，并画一条线段AO作为入射光线。

3．把长方形玻璃砖放在白纸上，并使其长边与aa′重合，再用直尺画出玻璃的另一边bb′。

4．在线段AO上竖直地插上两枚大头针p1、p₂。

5．从玻璃砖bb′一侧透过玻璃砖观察大头针p1、p₂的像，调整视线方向直到p₁的像被p₂的像挡住，再在bb′一侧插上大头针p3、p₄，使p₃能挡住p₁、p₂的像，p₄能挡住p₁、p₂的像及p₃本身。

6．移去玻璃砖，在拔掉p₁、p₂、p₃、p₄的同时分别记下它们的位置，过p₃、p₄作直线O′B交bb′于O′。连接O、O′，OO′就是玻璃砖内折射光线的方向。∠AON为入射角，∠O′ON′为折射角。

7．用量角器量出入射角和折射角的度数，查出它们的正弦值，并把这些数据填入表1－1－1里。

8．用上述方法分别求出入射角是15°、30°、45°、60°和75°时的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，记录在表1－1－1里。

表1－1－1

实验记录

9．算出不同入射角时的值，比较一下，看它们是否接近一个常数。求出几次实验测得的的平均值，就是这块玻璃的折射率。

实训项目注意事项

1．轻拿轻放玻璃砖，手只能接触玻璃砖的毛面或棱，不能触摸光洁的光学面。严禁把玻璃砖当直尺用。

2．实验过程中，玻璃砖在纸面上的位置不可移动。

3．插针p₁与p₂、p₃与p₄的间距要适当地大些，以减小确定光路方向时出现的误差。

4．实验时入射角不能太小（接近零度），否则会使测量误差加大；也不能太大（接近90°），否则会不易观察到p₁、p₂的像。

5．本实验中如果采用的不是两面平行玻璃砖，如采用三棱镜，半圆形玻璃砖等，只是出射光和入射光不平行，但一样能测出折射率。

实训项目考评标准

实训项目名称　玻璃折射率的测定　　　时间　20 min　　得分