一、实验“测定玻璃的折射率”
(一)实验目的
测定玻璃的折射率.
(二)实验器材
木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、三角板、铅笔.
(三)实验原理
折射率公式n=sinθ1/sinθ2
(四)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aa′作为界面,画一条线段AO作为入射光线,并过O点画出界面aa′的法线NN′.
(3)把长方形的玻璃砖放在白纸上,使它的一条边跟aa′对齐,并画出玻璃砖的另一个长边bb′.
(4)在AO线段上竖直地插上两枚大头针P1、P2.
(5)在玻璃砖的bb′一侧竖直地插上大头针P3,用眼睛观察调整视线要使P3能同时挡住P1和P2的像.
(6)同样地在玻璃砖的bb′一侧再竖直地插上大头针P4,使P4能挡住P3本身和P1、P2的像.
(7)记下P3、P4的位置,移去玻璃砖和大头针,过P3、P4引直线O′B与bb′交于O′点,连接OO′,OO′就是玻璃砖内的折射光线的方向,入射角θ1=∠AON,折射角θ2=∠O′ON′.
(8)用量角器量出入射角θ1和折射角θ2的度数.
(9)从三角函数表中查出入射角和折射角的正弦值,记入自己设计的表格里.
(10)用上面的方法分别作出入射角是30°、45°、60°时的折射角,查出入射角和折射角的正弦值,把这些数据也记在表格里.
(11)算出不同入射角时sinθ1/sinθ2的值,比较一下,看它们是否接近一个常数,求出几次实验中所测sinθ1/sinθ2的平均值,这就是玻璃的折射率.
(12)也可用如下方法求折射率n.
用圆规以O为圆心,任意长为半径画圆,交入射线于P点,交折射线于Q点;过P作法线的垂线,交于N,过Q作法线的垂线,交于N′;用刻度尺分别测出PN和QN′之长,则n=PN/QN′.
(五)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两个边aa′、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,且玻璃砖每一侧的两枚大头针P1和P2间、P3和P4间的距离应尽量大一些,以减少确定光路方向时造成的误差.
(4)实验时入射角不宜过小,否则会使入射角和折射角的值偏小,增大测量误差;入射角也不宜过大,否则在bb′一侧要么看不到P1、P2的虚像,要么看到P1、P2的像模糊不清,并且变粗,不便于插大头针P3、P4.
(5)由于要多次改变入射角的大小重复实验,所以入射光线与出射光线要一一对应编号,以免混乱.