光学专题实验——《测定玻璃的折射率》专项提升

在“测量玻璃折射率”实验中，用插针法测量玻璃的折射率，根据入射光可以确定出射光与玻璃内传播的折射光的路径，进而测出光由空气射入玻璃砖时的入射角和折射角，由折射率公式即可求出玻璃的折射率。实验中用图钉、确定入射光的方向，用图钉、确定出射光的方向。

某实验小组做“测量玻璃的折射率”及拓展探究实验．

折射率的测定

利用插针法，可以测定亚克力砖的折射率。

近年来，对折射率为负值的负折射率人工材料的研究备受关注。如图甲所示，光从真空射入负折射率材料时，入射角和折射角的大小关系仍然遵循折射定律，但折射角取负值。即折射光线和入射光线位于界面法线同侧。某同学用图乙所示装置测量该材料对红光的折射率，在空气中可视为真空放置两个完全相同的用负折射率材料制作的顶角为的直角三棱镜A、B，在棱镜B下方有一平行于下表面的光屏，两棱镜斜面平行且间距为d。一束红色激光，从棱镜 A上的P点垂直入射。

某实验小组用插针法测量玻璃的折射率。

在“测量玻璃的折射率”实验中：

在“测量玻璃的折射率”实验中：

某小组做“测定玻璃的折射率”实验

小明同学在实验室进行了光的波长与折射率的测定实验。

波长的测定：利用如图1所示装置测量某种单色光波长。实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。

  

在“测定玻璃的折射率”实验中：

某同学做测定玻璃的折射率实验，器材有：玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规，笔，白纸。

如图甲所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa'和bb'(aa'∥bb')，O为直线MO与aa'的交点，在直线MO上竖直地插上P₁、P₂两枚大头针。

用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时，先在白纸上放好圆弧状玻璃砖，在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P₁、P₂ ， 然后在玻璃砖的另一侧观察，调整视线使P₁的像被P₂的像挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P₃和P₄ ， 使P₃挡住P₁和P₂的像，P₄挡住P₃以及P₁和P₂的像，在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓如图甲所示(O为两圆弧圆心，图中已画出经过P₁、P₂点的入射光线)。

 某实验小组做“测量玻璃的折射率”及拓展探究实验．

如图所示，用“插针法”测量一等腰三角形玻璃砖（侧面分别记为4和 B、顶大小为）的折射率。

①在白纸上画一条直线 ab，并画出其垂线 cd，交于0点；

②将侧面A沿 ab 放置，并确定侧面 B 的位置ef

③在cd 上坚直插上大头针 P₁ 和 P₂ ， 从侧面 B 透过玻璃砖观察P和P₁ 和 P₂ ， 插上大头针P₃要求P₃能挡住（选填“P₁ ， ”“P₂”，或“P₁”、和“P₂”）的虚像；

④确定出射光线的位置（选填“需要”或“不需要”第四枚大头针；

⑤撤去玻璃砖和大头针，测得出射光线与直线ef的夹角为 a，则玻璃砖折射率 n=。

用激光测玻璃砖折射率的实验中，玻璃砖与屏平行放置，从另一侧用激光笔以一定角度照射，此时在屏上的处有激光点，移走玻璃砖，光点移到处，

某同学用激光笔和透明长方体玻璃砖测量玻璃的折射率，实验过程如下：

⑴将玻璃砖平放在水平桌面上的白纸上，用大头针在白纸上标记玻璃砖的边界

⑵①激光笔发出的激光从玻璃砖上的点水平入射，到达面上的点后反射到点射出．用大头针在白纸上标记点、点和激光笔出光孔的位置

②移走玻璃砖，在白纸上描绘玻璃砖的边界和激光的光路，作连线的延长线与面的边界交于点，如图（a）所示

③用刻度尺测量和的长度和 ． 的示数如图（b）所示，为。测得为

  

⑶利用所测量的物理量，写出玻璃砖折射率的表达式 ；由测得的数据可得折射率为（结果保留3位有效数字）

⑷相对误差的计算式为。为了减小测量的相对误差，实验中激光在点入射时应尽量使入射角。

 某同学利用激光测量半圆柱体玻璃砖的折射率，具体步骤如下：

①平铺白纸，用铅笔画两条互相垂直的直线和 ， 交点为O。将半圆柱体玻璃砖的平直边紧贴 ， 并使其圆心位于O点，画出玻璃砖的半圆弧轮廓线，如图（a）所示。

②将一细激光束沿CO方向以某一入射角射入玻璃砖，记录折射光线与半圆弧的交点M。

③拿走玻璃砖，标记CO光线与半圆弧的交点P。

④分别过M、P作BB'的垂线、 ， 、是垂足，并用米尺分别测量、的长度x和y。

⑤改变入射角，重复步骤②③④，得到多组x和y的数据。根据这些数据作出图像，如图（b）所示。