迈克尔逊干涉仪测玻璃折射率
用迈克尔逊干涉仪测透明玻璃片折射率
总体设计方案思路
本实验用迈克尔逊干涉仪，利用等厚干涉图样和已知玻璃片厚度用间接法测出玻璃的折射率。实验目的
1．掌握迈克尔逊干涉仪的工作原理和结构，学会它的调整方法和技巧；
2．学会用迈克尔逊干涉仪测透明玻璃片折射率。
实验仪器
迈克尔逊干涉仪、Ne
He 激光器、汞光灯、白光光源、毛玻璃、扩束镜、千分尺等。
实验原理
1. 迈克尔逊干涉仪的光路
迈克尔逊干涉仪有多种多样的形式，其基本
光路如图1所示。从光源S发出的一束光，在分
束镜A的半反射面M上被分成光强近似相等的
反射光束1和透射光束2。反射光束1射出A后
投向反射镜
2
M，反射回来再穿过A；光束2经
过补偿板B投向反射镜
1
M，反射回来再通过B，在半反射面M上反射。于是，这两束相干光在空间相遇并产生干涉，通过望远镜或人眼可以观察到干涉条纹。
补偿板B的材料和厚度都和分束镜A相同，并且与分束镜A平行放置，其作用是为了补偿反射光束1因在A中往返两次所多走的光程，使干涉仪对不同波长的光可以同时满足等光程的要求。
2. 等倾干涉图样
(1) 产生等倾干涉的等效光路S
M
1
M
2
M
A B
1
2
观察屏
图1 迈克尔逊干涉仪光路图
如图2所示（图中没有绘出补偿板B ），观察者自O 点向2M 镜看去，除直接看到2M 镜外，还可
以看到1M 镜经分束镜A 的半反射面M 反射的像1M '。这样，在观察者看来，两相干光束好象
是由同一束光分别经1M '和2M 反射而来的。因此从光学上来说，迈克尔逊干涉仪所产生的干涉花样与1M '、2M 间的空气层所产生的干涉是一样的，在讨论干涉条纹的形成时，只要考虑
1M '、2M 两个面和它们之间的空气层就可以了。
所以说，迈克尔逊干涉仪的干涉情况即干涉图像是由光源以及1M '、2M 和观察屏的相对配置来决定的。
(2) 等倾干涉图样的形成与单色光波长的测量
当1M 镜垂直于2M 镜时，1M '与2M 相互平行，相距为d 。若光束以同一倾角入射在1M '和2
M
上，反射后形成1和2'两束相互平行的相干光，如图5.16.3所示。过P 作PO 垂直于光线2'。因
1M '和2M 之间为空气层，1≈n ，则两光束的光程差?为
δ
δ-δ
=
δ
-δ
+
δ
=-+=?sin tan 2cos 2sin cos cos d d PM d d MO NP MN
所以 δ=?cos 2d （1） 当d 固定时，由式（1）可以看出在倾角δ相等的方向上两相干光束的光程差?均相等。由此可知，干涉条纹是一系列与不同倾角对应的同心圆形干涉条纹，称为等倾干涉条纹（见图4）。由于1、2'两列光波在无限远处才能相遇，因此，干涉条纹定域无限远处。
① 亮纹条件：当0=δ时，也就是相应于从两镜面的法线方向反射过来的光波，具有最大的光程差，故中心条纹的干涉级次最高。中心点的亮暗完全由d 确定，当λk d =2时，即
图2 迈克尔逊干涉仪的等效光路图 图3 等倾干涉的等效光路图
S
L
O
A
1
2
d
N
P δ
δ
M
O
1
2'
2
M
1
M 1M '
2
M
1M '
2
λ?
=k d （2）
时中心为亮点。当d 值每改变2λ时，干涉条纹变化一级。也就是说，1M '和2M 之间的距离每增加（或减少）2λ，干涉条纹的圆心就冒出（或缩进）一个干涉圆环。
② 测量光的波长由下式表示：
N
d ??=
2λ （3）
式中，λ为入射光的波长，d ?为反射镜2M 移动的距离，N ?为干涉条纹冒出（或缩进）的环数。
③ 条纹间距：由式（1），当d 一定，δ不为零时，光程差?减少，偏离中心的干涉条纹级次
k 较低。由条纹间距d
r z
r k 22
λ≈
?（z 为观察屏到反射镜2M 距离，k r 为圆环半径）可知，越往外即
越偏离中心，干涉条纹也越密，可见级数k 从圆中心到半径，从高到低，条纹间隔从疏到密。等倾干涉图样示意图如图4所示。
3. 等厚干涉图样
当反射镜1M '、2M 不完全垂直，致使1M '、2M 成一小的交角时（见图5），这时将产生等厚干涉条纹。当光束入射角δ足够小时，可由式（1）可求两相干光束的光程差：
2
2
2
22122sin
212cos 2δδδδd d d d d -=???
?
?
?-≈???
?
?
-==? （4）
在1M '、2M 的交在线，0=d ，即0=?，因此在交线处产生一直线条纹，称为中央条纹。如果反射镜1M '和2M 的距离d 很小，满足
λ≤δ
?2
d
则这时δ对光程差的影响可忽略不计，式（4）成为
d 2=? （5）
即光程差只取决于d ，干涉条纹就是几何距离相等的点的轨迹。因此，这种干涉条纹称为等厚干涉条纹，干涉条纹定域于空气膜表面附近。
当d 较大，倾角δ对光程差的影响不能忽略时，一定级次的干涉条纹光程差的变化应为零，于是有
()0cos 2sin 2=??δ+δ??=??d d S （6）
图4 等倾干涉图样示意图
由此可见，倾角增大即0>δ?，倾角对光程差的贡献为负值，只有厚度d 的增大来补偿，才能使光程差保持常量。所以条纹逐渐变成弧形，而且弯曲方向凸向中央条纹。离交线愈远，d 愈大，条纹弯曲愈明显。
等厚干涉图样变化规律如图5所示。
由于干涉条纹的明暗和间距决定于光程差?与波长的关系，若用白光作光源，则每种不同波长的光所产生的干涉条纹明暗会相互交错重叠，结果就看不见明暗相间的条纹了。也就是说，如果用白光作光源，一般情况下不会出现干涉条纹。进一步可以看出，在1M '、2M 两面相交时，交线上
0=d ，但是由于1、2两束光在半反射膜面上的反射情况不同，引起不同的附加光程差，故各种
波长的光在交线附近可能有不同的光程差。因此，用白光作光源时，在1M '、2M 两面的交线附近的中央条纹，可能是白色明条纹，也可能是暗条纹。在它的两旁还有大致对称的有几条彩色的直线条纹，稍远就看不到干涉条纹了。
当光通过折射率为n 、厚度为l 的均匀透明介质时，其光程比通过同厚度的空气要大()1-n l 。在迈克尔逊干涉仪中，当白光的中央条纹出现在视场的中央后，如果在光路1中加入一块折射率为
n 、厚度为l 的均匀薄玻璃片，由于光束1的往返，光束1和2在相遇时所获得的附加光程差为：
()12-=?'n l （7）
此时，若将2M 镜向A 板方向移动一段距离2?'=?d ，则1、2两光束在相遇时的光程差又恢复至原样，这样，白光干涉的中央条纹将重新出现在视场中央。这时
()12
-=?'=
?n l d
所以 1__
__
__
+?=
l
d
n （8）
根据式（8），测出2M 镜前移的距离d ?，如已知薄玻璃片的折射率n ，则可求其厚度l ；反之，如已知玻璃片的厚度l ，则可求出其折射率n 。
实验装置
图5 等厚干涉图样示意图
迈克尔逊干涉仪的结构如图7所示。⑨和⑩分别为分束镜A 和补偿镜B ，两镜为平行玻璃板，在分束镜A 的一个表面镀有半反射金属膜M 。1M ⑧、2M ⑥为互相垂直的平面镜, A 、B 与1M 、
2M 均成450
角。⑨和⑩分别为分
束镜Ａ和补偿镜Ｂ。
一个机械台面④固定在较重的铸铁底座②上，底座上有三个调节螺钉①，用来调节台面的水平。在台面上装有螺距为1毫米的精密丝杠③，丝杠的一端与齿轮系统
○12相连接，转动手轮○13或微动鼓轮○15都可使丝杠转动，从而使骑
在丝杠上的反射镜2M ⑥沿导轨
移动。2M 镜移动的位置及移动的距离可从装在台面④一侧的毫米标尺、读数窗○11及微动鼓轮○15上读出。手轮○13分为100分格，它每转过1分格，2M 镜就平移1/100毫米（由读数窗读出）。微动鼓轮○15分为100格，每转一周手轮随之转过1分格。因此微动鼓轮转过1格，2M 镜平移4
10-毫
米，这样，最小读数可估计到5
10
-毫米。于是，反射镜2M 在某种状态下的坐标为
()mm n m l L 4
2
10
10--?+?+=
式中l 、m 和n 分别为毫米标尺、手轮和微动鼓轮的读数（其中轮和微动鼓轮的读数为格数）。
1M 镜⑧是固定在镜台上的。1M 、2M 两镜的后面各有三个螺钉⑦，可调节镜面的倾斜度。1
M
镜台下面还有一个水平方向的拉簧螺丝○14和一个垂直方向的拉簧螺丝○16，其松紧使1M 产生一极小的形变，从而可对1M 镜倾斜度作更精细的调节。迈克尔逊干涉仪是精密仪器，在使用时要格外小心，操作时动作要轻要慢，严禁粗鲁、急躁。
迈克尔逊干涉仪在读数与测量时要注意以下两点：
1．转动微动鼓轮时，手轮随着转动，但转动手轮时，微动鼓轮并不随着转动。因此在读数前先调整零点，方法如下：将微动鼓轮○15沿某一方向（例如顺利针方向）旋转至零，然后以同方向转动手轮○13使之对齐某一刻度，这一步称之为“校零”。此后，测量时只能仍以同方向转动微动鼓轮使Ｃ镜移动（测量不允许直接转动手轮），这样才能使手轮与微动鼓轮二者读数相互配合。 2．调整零点时，要注意转动微动鼓轮时，在读数窗口中可看到手轮度盘的变化，否则应使两者的齿轮系统齿合。测量时，为了使结果更准确，必须避免引入空程，也就是说，在调整好零点后，应使微动鼓轮按原方向转几圈（要回到零刻度丝上），直到干涉条纹开始移动以后，才可开始读数测量。
图7 迈克尔逊干涉仪结构示意图
实验内容与步骤
1．等厚干涉花样的调整
先用单色光调好等倾干涉圆形条纹，使2M 镜与分束镜A 的距离稍大于2M 镜与分束镜A 的距离，然后稍稍旋转1M 镜台下的水平拉簧螺丝，使1M '、2M 成一很小的夹角，此时将看见弯曲的干涉条纹。向分束镜的方向移动2M 镜使条纹逐渐变直，这表明中央条纹在向视场中央移动。
转动微动鼓轮，使2M 镜前后移动，改变d ，从主尺上观察当2M 镜位置改变时条纹的变化情况。
2．透明玻璃板厚度的测量
向分束镜的方向移动2M 镜使条纹变直，当中央条纹出现视场中央时，以白光代替单色光，继续按原方向缓慢地转动鼓轮，使2M 镜继续向前移动，直到白光干涉条纹出现。将中央条纹移至视场中某一位置，记下此时2M 镜的位置1d ，将待测玻璃片放在分束镜A 与C 之间的光路中，使玻璃片与镜平行。向前移动2M 镜，到央条纹重新移至视场中同一位置，记下2M 镜的位置2d ，则2
M 镜所移动的距离即为式（8）中的d ?。
3．数据记录及处理
（1）记录下不加入玻璃片，出现等厚干涉条纹时2M 镜的位置的读数1d 。 （2）记录下加入玻璃片后，出现等厚干涉条纹时2M 镜的位置的读数2d 。
（3）求得12d d d -=?，利用公式求得透明玻璃板的折射率n ，并给出测量的测量结果。 4．调整及测量中应注意的问题
测量前应预先调整好零点，在测量中不能引入空程，因此在调节和测量中，2M 镜都应始终向前移动。
注意事项
1．迈克尔逊干涉仪是精密光学仪器，操作、调节应轻、慢、平滑；
2．精心保护分束镜、补偿镜和反射镜，必须保持镜面清洁，切忌用手触摸，镜面一经沾污，仪器将受损而不能正常使用；
3．改变d 的过程中，不得将拖板调至滑轨尽头，以免损坏仪器。
4．实验中注意安全，特别是Ne He -激光器的使用，绝对不能使激光对准眼睛！
实验数据表格
测定玻璃板的厚度
测量次数 1 2 3 4 5 平均值
玻 璃 板 厚 度 l
（mm ） 读 数 1.056 1.055 1.054 1.053 1.057 1.055
校正
值
δl
± -0.045 测量
值
1.101 1.100 1.099 1.098 1.102 1.100
i
测定等厚干涉时2M 镜的位置的读数1d 和2d 千分尺 分度值:0.01mm 仪器误差?inst =0.004mm 迈克尔逊干涉仪 分度值:0.0001mm 仪器误差?inst =0.0001mm
数据处理：
玻璃板厚度：)102.1098.1099.1100.1101.1(5
15
15
1
_
++++?=
?
=
∑=i i
l
l
=1.100 mm
()
005
.01
5151
2
=?
-=
∑-=i l
l
l s
i mm
=
+
=
+
=
?)
3
004.0(
005
.0)
3
(
2
2
2
2inst
s
U
l
l
0.0055≈0.006 mm
光程差：
38317
.0)38945.038743.038056.037985.037855.0(5
15
1
5
1
__
=++++==
?∑?=i i
d d mm
∑?-?=??
-=
5
1
2
)
(
___
1
51i d
d d s
i =0.009432≈0.009 mm
009
.0008743.032
2d
≈=+
=
??
?
?????inst s
U
d
mm
折射率：1__
__
__
+?=
l
d
n
=1.34834
≈1.348
用间接法求__
n 的不确定度：
测量次数
1 2 3 4 5
无玻璃时1d （mm ） 42.79954 42.80056 42.80215 42.80911 42.81130 有玻璃时2d （mm ）
42.42099 42.42080 42.42159 42.42168 42.42185 12d d d -=?（mm ）
0.37855
0.37985
0.38056
0.38743
0.38945
U
l
n U
d
n U
l
d
n
___
2
2
2
2
)(
)(
_
?+??=
?????=0.008398≈0.009
__
n
的相对不确定度：%
67.0%100348
.1009.0%100r
±=?±
=?±=n
U
U
n
实验结果表达： 009
.0348.1±=n %
67.0±=U
r
讨 论：
1. 试总结迈克尔逊干涉仪的调整方法和技巧。 答：（1）将仪器调整至水平，装配钠光灯。将钠光灯安装在分光板的前端，使出射的激光斑纹照射在分光板上，光轴与固定镜垂直。（2）转动粗动手轮，将移动镜2M 的位置置于机体侧面标尺42mm 处，此位置为固定镜1M 和移动镜2M 相对于分光板的大约等光程位置。从投影屏处（此时不放投影屏），可看到由2M 和1M 各自反射的十字架像，调整2M 和1M 后的三只调节螺钉，是两十字架严格重合，这样2M 和1M 就基本垂直，即2M 和1M '就互相平行了。（3）用单色光调好等倾干涉圆形条纹后，稍稍旋转1M 镜台下的水平拉簧螺丝，使1M '、2M 成一很小的夹角，此时将看见弯曲的干涉条纹。向分束镜的方向移动2M 镜使条纹逐渐变直，这表明中央条纹在向视场中央移动。
心得与体会：
大学物理实验课程即将就要结业了，怀着兴奋与激烈的心情回顾这一年所做的各种大小实验，感觉总是非常充实，使自己增长了不少科学知识，养成了实事求是，严谨细心的工作作风。
物理实验是一门重要的基础课程，也是素质教育的重要环节。实验需要理论指导，这就要求我们必须在实验前做好实验预习报告。在实验过程中，通过理论的运用与现象的规律、分析，理论与
实验相互补充，以加深实验知识的理解。
特别是对于我们这样一批工科的学生，仅有扎实的科学理论知识是远远不够的，科学实验是科学理论的源泉，是自然科学的根本，也是工工程技术的基础。一个合格的工程技术人员除了要具备较为深广的理论知识，更要具有较强的实践经验，大学物理实验为我们提供了这样的一个平台，为我们动手能力的培养奠定了坚实的基础。
此外，通过对大学物理实验的学习，令我对求索精神，创新精神又进一步的认识；养成严格、细致、实事求是、一丝不苟的科学态度；提高了自主学习能力和独立思考能力。
感谢大学物理实验，让我收获了许多。
测定玻璃的折射率试题
高中物理实验 测定玻璃的折射率 实验练习题 1. 在用平行玻璃砖测玻璃折射率的实验中，实验光路如图所示，对该实验的一些具体问题，下列说法正确的是 A. 为了减少测量和作图的误差，P1和P2、P3和P4 的距离适当大些 B. P1和P2、P3和P4距离的大小，入射角的大小对 测量结果无影响 C. 如果入射角太大，则反射光强、折射光弱，加之色散较大，观察到的P1和P2的虚像会暗淡模糊，不利于准确地插上大头针P3、P4 D. 如果入射角太大，则折射光线会在面发生全反射，不能观察到P1、P2的虚像 2.某同学用圆柱形玻璃砖做测定玻璃折射率的实验。先在白纸上放好圆柱形玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和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相继又插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，使P4挡住P3和P1、P2的像，在标出的大头针位置和圆柱形玻璃砖的边界如图所示。 （1）在图上画出所需的光路。 （2）为了测量出玻璃砖的折射率，需要测量的物理量有（要求
在图上标出）。 （3）写出计算折射率的公式。 3.如图，画有直角坐标系的白纸位于水平桌面上，M 是放在白纸上的半圆形玻璃砖，其底面的圆心在坐标 的原点，直边与x轴重合，是画在纸上的直线，P1、P2为竖起地插在直线上的两枚大头针，P3是竖直地插在纸上的第三枚大头针，α，β是直线与y轴正方向的夹角，β是直线3与轴负方向的夹角，只要直线画得合适，且P3的位置取得正确，测得角α和β，便可求得玻璃得折射率。 某学生在用上述方法测量玻璃的折射率，在他画出的直线上竖直插上了P1、P2两枚大头针，但y<0的区域内，不管眼睛放在何处，都无汉透过玻璃砖看到P1、P2的像，他应该采取的措施是. 若他已透过玻璃砖看到了P1、P2的像，确定P3位置方法是. 若他已正确地测得了的α，β的值. 则玻璃的折射率. 4．甲乙两同学用插针法做“测定玻璃的折射率”的实验中，分别得到如图所示中甲乙两种实验记录。在甲中，已画好玻璃两界面直线′和′后，不小心将砖稍稍向上平移了，如图中虚线所示，若其他操作无误，则测得的折射率n＿＿＿＿＿（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。在乙中，玻璃砖上界面直线′正确，而画的表示下界面的′稍稍向下平移了，若其他操作无误，则测得的折射率n将＿＿＿＿＿＿＿（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
实验14 测定玻璃的折射率
实验十四 测定玻璃的折射率 一、实验目的 测定玻璃的折射率 二、实验原理 如图1所示，abb ′a ′为两面平行的玻璃砖，光线的入射角为θ1，折射角为θ2，根据n ＝sin θ1sin θ2 可以计算出玻璃的折射率． 图1 三、实验器材 木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、三角板、铅笔． 四、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 的法线NN ′. 3．画出线段AO 作为入射光线，并在AO 上插上P 1、P 2两根大头针． 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P 1的像被P 2的像挡 住，然后在眼睛这一侧插上大头 针P 3，使P 3挡住P 1、P 2的像，再插上P 4，使P 4挡住P 3和P 1、P 2的像． 6．移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P 3、P 4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 θ1和sin θ2. 8．改变入射角，重复实验，算出不同入射角时的sin θ1sin θ2 ，并取平均值． 五、误差分析 1．入射光线和折射光线确定的不准确性． 2．测量入射角和折射角时的误差． 六、注意事项
图2 图3 1．玻璃砖应选用厚度、宽度较大的． 2．大头针应竖直地插在白纸上，且间隔要大些． 3．实验时入射角不宜过大或过小，一般在15°～75°之间． 4．玻璃砖的折射面要画准，不能用玻璃砖界面代替直尺画界线． 5．实验过程中，玻璃砖和白纸的相对位置不能改变． 记忆口诀 白纸上面画边缘，然后才放玻璃砖； 两针决定入射光，再插一针挡两像； 两针两像成一线，去砖画图是重点； 入射线，折射线，做出法线角出现； 入射角，折射角，不大不小是最好； 拿砖要触毛玻面，插针竖直做实验. 例1 一块玻璃砖有两个相互平行的表面，其中一个表面是镀银的 (光线不能通过此表面)．现要测定此玻璃砖的折射率，给定的器 材还有：白纸、铅笔、大头针4枚(P 1、P 2、P 3、P 4)、带有刻度 的直角三角板、量角器．实验时，先将玻璃砖放到白纸上，使上述两个相 互平行的表面与纸面垂直．在纸面上画出直线aa ′和bb ′，aa ′表示镀银的玻璃表面，bb ′表示另一表面，如图2所示．然后，在白纸上竖直插上两枚大头针P 1、P 2.用P 1、P 2的连线表示入射光线． (1)为了测量折射率，应如何正确使用大头针P 3、P 4？试在题图中标出P 3、P 4的位置． (2)然后，移去玻璃砖与大头针．试在题图中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角θ1与折射角θ2.简要写出作图步骤． (3)写出用θ1、θ2表示的折射率公式n ＝________. 例2 实验室有一块长方体透明介质，截面如图3中ABCD 所 示．AB 的长度为l 1，AD 的长度为l 2，且AB 和AD 边透光，而 BC 和CD 边不透光且射到这两个边的光线均被全部吸收．现让一 平行光束以入射角θ1射到AB 面，经折射后AD 面上有光线射 出．甲、乙两同学分别用不同的方法测量该长方体介质的折射率． (1)甲同学的做法是：保持射到AB 面上光线的入射角θ1不变，用一遮光板由A 点沿AB 缓慢推进，遮光板前端推到P 时，AD 面上恰好无光线射出，测得AP 的长度为l 3，则长方
实验测量玻璃的折射率
《测量玻璃的折射率》学习材料 【教学目的】 1．测定一块玻璃砖的折射率； 2．验证光的折射定律。 【实验器材】 1块矩形玻璃砖、刻度尺、量角器、1张8开白纸、4枚大头针、1块木板、铅笔 【实验原理】 用两面平行的玻璃砖来测定玻璃的折射率。当光线斜入射进入两面平行的玻璃砖时，从玻璃砖射出的光线的传播方向是不变的，出射光线跟入射光线相比只有一定得侧移。只要我们找出跟某一入射光线对应的出射光线，就能求出在玻璃中对应的折射光线，从而求出折射角。再根据折射定律，就可以求出玻璃的折射率n=sin i /sin r 。 插针法确定光路的基本原理：当后两枚大头针与前两枚大头针在玻璃中的虚像处于同一视线上时，四枚大头针处于同一光路上。 【实验步骤】 1、把白纸用图钉固定在木板上。 2、在白纸上画一条直线aa '作为界面(如图所示)，过aa '上一点O 作垂直于aa '的直线NN ′作为法线，过O 点画一条入射光线AO ，使入射角i 适当大些。 3、在AO 线上竖直地插两枚大头针1P 、2P ，在白纸上放上被测玻璃砖，使玻璃砖的一个面与aa '重合。 4、沿玻璃砖的另一侧面画一条直线bb '。 5、在玻璃砖的bb '一侧白纸上竖直地立一枚大头针3P ，调整视线，同时移动3P 的位置，使3P 恰好能同时挡住1P 、2P 的像，把大头针3P 竖直插在此时位置。
6、同样，在玻璃砖bb '一侧再竖直地插一枚大头针4P ，使4P 能挡住3P 本身，同时也挡住1P 、2P 的像。 7、移去玻璃砖，拔去大头针，过3P 、4P 做一条直线BO '交bb '于O '点，连接OO '， OO '就是入射光线AO 在玻璃砖内的折射光线，折射角为r 。 8、用量角器量出入射角i 和折射角r 的大小。 9、改变入射角i ，重复上面的步骤再做三、四次。 10、算出不同入射角时，n =sin i /sin r 的值，求出几次实验中n 的平均值就是玻璃的折射率。（或图像法求折射率:用sin i 表示纵坐标，用sin r 表示横坐标，则图线的斜率就是玻璃的折射率。） 注：遇到通过作图判断两个量的关系的方法（不是线性关系的，化成线性关系）； 【记录数据】 数项值 次数 1 2 3 入射角i 折射角r sin i sin r n =sin i /sin r 【注意事项】 1、玻璃砖应选择宽度较大的(一般要求5cm 以上)，以减小确定光路方向时出现的误差，提高测量的准确度。 2、操作时不要用手触摸玻璃砖的光滑光学面，更不能把玻璃砖界面当尺子画界线，以免损坏玻璃砖的光学表面。（先在白纸上画直线作为玻璃砖的界面，再画玻璃砖的另一界面时，对齐玻璃砖的另一长边，用大头针确定两点，并以此两点画直线bb '作为玻璃砖的另一界面。） 3、大头针应垂直地插在纸上，同侧两针之间的距离要稍大些；
测定玻璃的折射率(完美的物理实验,看完实验满分)
测定玻璃的折射率 一、类型训练卷 1．(8分)测定玻璃的折射率的基本原理是用插针法确定光路找到跟入射光线相应的______________，用量角器量出测出入射角i和折射角r；根据折射定律计算出玻璃的折射率：_________________________。除了上述原理可以测量玻璃的折射率之外，根据______________只要测量出光在介质中速度v，也可以测量玻璃的折射率。如果测量出某单色光从玻璃射向空气的临界角为C，则该玻璃对此单色光的折射率____________________. 2．（6分）测定玻璃的折射率时，为了减小实验误差应该注意的是（） A．玻璃砖的宽度宜大些 B．入射角应尽量小些 C．大头针应垂直插在纸面上 D．大头针P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大些 3．（6分）（’91全国）在《测定玻璃的折射率》的实验中对一块两面平行的玻璃砖，用“插针法”找出与入射光线对应的出射光线。现有甲、乙、丙、丁四位同学分别做出如图的四组插针结果。（如图1所示）（1）从图上看，肯定把针插错的是。 （2）从图上看测量结果准确度最差的是。 4．（6分）用三棱镜做测定玻璃折射率的实验。先在白纸上放好三棱 镜，在棱镜的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察， 调整视线使P1的像被P2挡住。接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3、 P4使P3挡住P1、P2的像。P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上标出的大头 针位置和三棱镜轮廓如图18-2所示。 （1）在本题的图上画出所需的光路。 （2）为了测出棱镜玻璃的折射率， 需要测量的量是，______，在图上标出它们。 （3）计算折射率的公式______或_______。 5．（6分）在用插针法《测定玻璃的折射率》实验中，某同学正确在纸上 画出玻璃砖界面aa’，但画出的界面bb’比实际位置偏高，如图18-3所示。这样 再正确使用插针法，测出的折射率将偏（填“大”或者“小”）。 6．（6分）如图18-4所示，将刻度尺直立在装满某种透明液体的广口瓶中，从刻度尺上A和B两点射出的光线AC和BC在C点被折射和反射后都沿直线CD传播，已知刻度尺上相邻两根长刻度线间的距离为1.0cm，刻度尺右边缘与广口瓶右内壁之间的距离d=2.5cm，由此可知，瓶内液体的折射率n=。 a’ b’图18-3 图18－1 甲乙丙丁 P1P2 P3 P4 图18-2
玻璃折射率的测量方法
课程论文 题目：对玻璃折射率测定方法的探究 班级：2010级物理学本科班 姓名： 学号： 指导老师： 对玻璃折射率测定方法的探究
摘要：通过不同的方法测定玻璃的折射率，在对实验现象观察的同时，比较不同的方法之间的区别，并将实验结果与真实值比较。 关键词：玻璃，分光计，顶角，偏向角，折射率。 引言：运用钠灯灯光或激光照射玻璃，通过观察折射或反射光的性质来确定玻璃的折射率。 实验方法： （一） 最小偏向角法： 1. 实验仪器与用具：分光计，玻璃三棱镜，钠灯。 2. 实验原理： （1）将待测的光学玻璃制成三棱镜，可用最小偏向角法测其折射率n ．测量原理见图1，光线α代表一束单色平行光，以入射角i 1投射到棱镜的AB 面上，经棱镜两次折射后以i 4角从另一面AC 射出来，成为光线t .经棱镜两次折射，光线传播方向总的变化可用入射光线α和出射光线t 延长线的夹角δ来表示，δ称为偏向角．由图1可知δ＝(i 1－i 2)＋(i 4－i 3)＝i 1＋i 4－A ．此式表明，对于给定棱镜,其顶角 A 和折射率n 已定，则偏向角δ随入射角i 1而变，δ是i 1的函数. （2）用微商计算可以证明，当i 1＝i 4或i 2＝i 3时，即入射光线a 和出射光线t 对称地“站在”棱镜两旁时，偏向角有最小值，称为最小偏向角，用δm 表 示.此时，有i 2＝A /2， i 1＝(A ＋δm )/2，故2 2m A A n sin sin δ+=。用分光计测出棱 镜的顶角A 和最小偏向角δm ,由上式可求得棱镜的折射率n ． 3.实验内容： 3.1棱镜角的测定 图1
置光源于准直管的狭缝前，将待测棱镜的折射棱对准准直管，由准直管射出的平行光束被棱镜的两个折射面分成两部分。在棱镜的另外两侧分别找到狭缝像与竖直叉丝重合，分别记录此时分光计的读数''1212,,,V V V V ，望远镜的两位置所对应的游标读数之差为棱镜角A 的两倍。 3.2最小偏向角的测定 （1）将待测棱镜放置在棱镜台上，转动望远镜使能清楚地看见钠光经棱镜折射后形成的黄色谱线。 （2）刻度内盘固定。缓慢转动载物台，改变入射角，使谱线往偏向角减小的方向移动，用望远镜跟踪谱线观察。 （3）当载物台转到某一位置，该谱线不再移动，如继续按原方向转动载物台，可看到谱线反而往相反的方向移动，即偏向角变大。该谱线偏向角减小的极限位置即为最小偏向角位置。 （4）反复实验，找出谱线反向移动的确切位置。固定载物台，微动望远镜，使叉丝中间竖线对准谱线中心，记录此时分光计的读数12,V V 。 （5）转动载物台，使光线从待测棱镜的另一光学面入射，转动望远镜至对称位置，使光线向另一侧偏转，同上找出对应谱线的极限位置，相应的游标读数为 ' ' 12V V 和。同一游标左右两次数值之差是最小偏向角的2 倍，即 '' 1122()/4m V V V V δ=-+- 4.实验数据记录 表2：最小偏向角
玻璃折射率的测定
一 用最小偏向角法测棱镜玻璃折射率 【实验目的】 1．进一步熟悉分光计调节方法； 2．掌握三棱镜顶角，最小偏向角的测量方法。 【实验仪器】 JJY 型分光计、低压钠灯、平面反射镜、等边三棱镜。 【实验原理】 一束平行的单色光，从三棱镜的一个光学面（AB 面）入射，经折射后由另一光学面（AC 面）射出，如图5.11.1所示。入射光和AB 面法线的夹角i 称为入射角，出射光和AC 面法线的夹角i '称为出射角，入射光和出射光的夹角δ称为偏向角。可以证明，当入射角i 等于出射角i '时，入射光和反射光之间的夹角δ最小，称为最小偏向角m in δ。 由图5.11.1可知)''()(r i r i -+-=δ，当'i i =时，由折射定律有'r r =，得 )(2min r i -=δ (5.11.1) 又 因 A A G r r r =-π-π=-π==+)(2' 所以 = r 2 A (5.11.2) 由式（5.11.1）和式（5.11.2）得 2 min δ+= A i 由折射定律有 2 sin 2sin sin sin min A A r i n δ+== (5.11.3) 由式（5.11.3）可知，只要测出最小偏向角min δ（顶角已知），就可以计算出棱镜玻璃对该波长的折射率。 图5.11.2 测最小偏向角示意图 A B C A i i ' r r ' 12δ① ②图5.11.1
【实验内容】 1．正确调整分光计，使其满足实验要求（参阅§3.9） 2．测定玻璃三棱镜对钠光黄光的最小偏向角 如图5.11.2所示，旋载物台，使一光学面AC 与平行光管入射方向基本上垂直。当一束钠黄单色光从平行光管发出平行光射向三棱镜AB 光学面，经过三棱镜AC 光学面折射出来，望远镜从毛面BC 底边出发，沿着逆时针旋转，会看到清晰的狭缝像，说明找到折射光路。此时转动小平台连同棱镜，观察狭缝像运动状态，如果向右移动，偏向角δ变小。再转小平台狭缝像会走到一定位置转折，使δ偏大，此转折点即为该光谱线的最小偏向角位置，把望远镜对准这个转折点，记录下来，为m in T 、min 'T 。然后使望远镜对准入射光（平行光管位置），读取方位为0T 与0'T ，则最小偏向角 ]''[2 1 0min 0min min T T T T -+-=δ 3．计算棱镜折射率 ]''[2 1 0min 0min min T T T T -+-=δ 平均== δ- - n min 4．不确定度计算（绝对不确定度传递公式） min 22min 22)22()( δδ?+???=?n a n a n 5．结果表示 n n n ?±=- 【注意事项】
2018届二轮复习实验：测定玻璃的折射率(全国)
实验：测定玻璃的折射率 考点解读 1．实验原理 如实验原理图甲所示，当光线AO 1以一定的入射角θ1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出与入射光线AO 1对应的出射光线O 2B ，从而求出折射光线O 1O 2和折射角θ2，再根据12sin sin n θθ=或1PN n QN =' 算出玻璃的折射率。 2．实验器材 木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、直尺、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P 1、P 2两根大头针。 （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P 1的像被P 2的像挡住，然后在眼睛这一侧插上大头针P 3，使P 3挡住P 1、P 2的像，再插上P 4，使P 4挡住P 3和P 1、P 2的像。 （6）移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P 3、P 4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 θ1和sin θ2。 （8）改变入射角，重复实验，算出不同入射角时的 12 sin sin θθ，并取平均值。 4．注意事项 （1）玻璃砖应选厚度、宽度较大的。 （2）入射角不宜过大或过小，一把为15°~75°。 （3）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b b ′。 （4）实验过程中，玻璃砖在纸上的位置不可移动。 （5）大头针应竖直地插在白纸上，且玻璃砖每两枚大头针P 1与P 2间、P 3与P 4间的距离应大一点，以减小确定光路方向时造成的误差。 5．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12sin sin θθ，并取平均值。 （2）作sin θ1－sin θ2图象：改变不同的入射角θ1，测出不同的折射角θ2，作sin θ1－sin θ2图象，由12 sin sin n θθ=可知图象应为直线，如实验原理图乙所示，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 ，过E ′作NN ′的垂线E ′H ′。如实验原理图丙所示，12sin =sin EH n E H θθ='' 。只要用刻度尺量出EH 、E ′H ′的长度就可以求出n 。 典型例题 某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所使用的玻璃砖两面平行。正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图所示。
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 姓名： 座号： 【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θ2， 再根据折射定律就可算出玻璃的折射率n=2 1 sin sin θθ。 【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θ1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 1 sin sin θθ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：
测定玻璃的折射率(成品)
测定玻璃的折射率 【实验目的】：测定玻璃的折射率。 【实验原理】：用插针法确定光路，找出和入射线相应的折射线；用量角器测出入射角i 和折射角r ；根据折射定律计算出玻璃的折射率n= r i sin sin 。 【实验器材】：玻璃砖、白纸三张、木板、大头针四枚、图钉四枚、量角器、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'，如图所示。 ③把长方形的玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边跟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P 1和P 2。 ⑤在玻璃砖的bb'一侧竖直地插上大头针P 3，用眼睛观察调整视线，要使P 3能同时挡住P 1和P 2的像。 ⑥同样地在玻璃砖的bb'一侧再竖直地插上大头针P 4，使P 4能挡住P 3本身和P 1与P 2的像。 ⑦记下P 3和P 4的位置，移去玻璃砖和大头针，过P 3和P 4引直线O'B 与bb'交于O'点，连接O 与O'，OO'就是玻璃砖内的折射光线的方向，入射角i=∠AON ，折射角r=∠O'ON'。 ⑧用量角器量出入射角i 和折射角r 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用上面的方法分别求出入射角是30°，45°，60°时的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，把这些数据记在表格里。 【数据处理】 算出不同入射角时 r i sin sin 的值，求出几次实验中所测r i sin sin 的平均值 【注意事项】： 1．玻璃砖应选用厚度、宽度较大的．2．大头针要插得竖直，且间隔要大些．3．入射角不宜过大或过小，一般在15°～75°之间．4．玻璃砖的折射面要画准，不能用玻璃砖界面代替直尺画界线．5．实验过程中，玻璃砖和白纸的相对位置不能改变． 【误差及分析】： ①入射光线、出射光线确定的准确性，要求入射侧、出射侧所插两枚大头针间距宜大点。 ②测量入射角与折射角时的相对误差，故入射角不宜过小。入射角也不宜过大，过大则反 射光较强，出射光较弱。 练习： 1．在用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中，其实验光路如左图所示，对实验中的一些具体问题，下列意见正确的是（ ） A ．为了减少作图误差，P 3和P 4的距离应适当取大些 B ．为减少测量误差，P 1、P 2的连线与玻璃砖界面的夹角应尽量取大些 C ．若P 1、P 2的距离较大时，通过玻璃砖会看不到P 1、P 2的像 D ．若P 1、P 2连线与法线NN'夹角较大时，有可能在bb'面发生全反射，所以在bb'一侧就看不到P 1、P 2的像 2．某同学做测定玻璃折射率实验时，用他测得的多组入射角i 与折射角r 作出sini-sinr 图象如图所示，下列判断中哪些是正确的（ ） A ．他做实验时，研究的是光从空气射入玻璃的折射现象 B ．玻璃的折射率为0.67 C ．玻璃的折射率为1.5 D ．玻璃临界角的正弦值为0.67 3、在做测定玻璃折射率的实验时。（1）甲同学在纸上正确画出玻璃砖的界面ab 前，不慎碰了玻璃砖使它向ab 方向平移了一些，如图（甲）所示，其后的操作都正确，但画光路图时，将折射点确定在ab 和cd 上，则测出的n 值将_________。（2）乙同学为了避免笔尖接触光学面，画出的a'b'和c'd'都比实际侧面向外侧平移了一些，如图（乙）所示，以后的操作均正确，画光路图时将入射点和折线点都确定在a'b'和c'd'上，则测出的n 值将__________。（3）丙同学在操作和作图时均无失误，但所用玻璃砖的两个界面明显不平行，这时测出的n 值将___ _。 4．在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面aa ′、bb ′与玻璃砖位置的关系分别如图2－2－9，①、②和③所示，其中甲、丙两同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖．他们的其他操作均正确，且均以aa ′、bb ′为界面画光路图．则 a b a ′ b ′
玻璃折射率的测量实验教案
玻璃折射率的测量 光从真空射入介质发生折射时，入射角i与折射角r的正弦之比行叫做介质的“绝对折射率”，简称“折射率”。折射率是光学介质的一个基本参量，也等于光在真空中的速度c与在介质中的相速v之比。两种介质进行比较时,折射率较大的称光密介质,折射率较小的称光疏介质。某介质的折射率是指该介质对真空的相对折射率。同一介质对不同波长的光，具有不同的折射率；在对可见光为透明的介质内，折射率常随波长的减小而增大，即红光的折射率最小，紫光的折射率最大。通常所说某物体的折射率数值多少（例如，水为1.33，水晶为1.55，金刚石为2.42，玻璃按成分不同则有一定范围1.5 ~1.9），是指对钠黄光（波长5 893×10-10m）而言。 无论在日常的生活中还是在现代工业中，玻璃用品都得到了广泛应用。然而，不同的玻璃制品，采用的玻璃并不完全相同。玻璃的折射率数值越大，表明玻璃使入射光发生折射的能力越强。玻璃折射率作为玻璃性能的一个基本重要参数，在很大程度上决定了玻璃产品性能。在玻璃的制造与生产过程中，需要实时准确地测量玻璃折射率，以保证玻璃的优越性能。本实验将分别用视深法和光路法测量玻璃砖的折射率。 一、实验目的 1．掌握测定玻璃折射率的原理和方法。 2．用读数显微镜测量玻璃折射率。 3．用光路法测定玻璃的折射率。 二、实验仪器 读数显微镜、激光器、游标卡尺、平行玻璃砖、牙签、白纸。 三、实验原理 光线通过两介质的界面折射时，确定入射光线与折射光线 传播方向间关系的定律称为折射定律，它是几何光学基本定律 之一，是各种光学仪器的理论根据。折射定律可表示为 n1sin i =n2sin r 式中i, r分别为入射角和折射角，n1，n2分别为入射介质和折 射介质的折射率。折射率作为反映光学性质的物理量，其大小 不仅取决于介质的种类，也与入射光的波长有关。空气的折射 图1 光线的折射 率近似为1。
教科版高中物理选修3-44.2测定玻璃的折射率练习题.docx
高中物理学习材料 §4.2测定玻璃的折射率 命题人：胡文蓉审题人：胡文蓉 知识点： l. 理解利用插针法确定光路的原理。 2. 了解实验步骤和实验操作中的注意事项。 3. 会根据实验结果作出光路。求出对应的玻璃砖的折射率。 练习： 1．测定玻璃的折射率时，为了减小实验误差，应该注意的是( ) A．玻璃砖的宽度宜大些 B．入射角应尽量小些 C．大头针应垂直的插在纸面上 D．大头针P1、P2及P3、P4之间的距 离适当大些 2．在用插针法测玻璃砖折射率的实验中，学生的实验方法和步骤完全正确，但 测后发现玻璃的两个光学面不平行，则( ) A．入射光线与出射光线一定不平行，测量值偏大 B．入射光线与出射光线一定不平行，测量值偏小 C．入射光线与出射光线一定不平行，测量值仍然正确 D．入射光线与出射光线可能平行，测量值仍然正确 3．某同学做测定玻璃折射率实验时，用他测得的多组入射角θ1 与折射角θ2作出sinθ1－sinθ2图象，如图14－1所示，下列判断中正确的是 ( ) A．他做实验时，研究的是光线从空气射入玻璃的折射现象 B．玻璃的折射率为0.67 C．玻璃的折射率为1.5 D．玻璃临界角的正弦 值为0.67 4．某同学用“插针法”做测定玻璃折射率实验时，他的方 法和操作步骤都正确无误，但他处理实验记录时，发现玻 璃砖的两个光学面aa′和bb′不平行，如图14－2所示， 则( ) A．P1P2与P3P4两条直线平行
B．P1P2与P3P4两条直线不平行 C．他测出的折射率偏大 D．他测出的折射率不受影响 题号 1 2 3 4 答案 5．用三棱镜做测定玻璃折射率的实验。先在白纸上放好三棱镜，在 棱镜的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，调 整视线使P1的像被P2挡住。接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3、 P ，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上标出的大 4 头针位置和三棱镜轮廓如图14－5所示。 (1)在本题的图上画出所需的光路。 (2)为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量的量是________、________，在图上标出它们。 (3)计算折射率的公式是n＝________。 6．某研究性学习小组的同学设计了一个测量液体折射率的 仪器，如图14－6所示，在一个圆盘上，过其圆心O作两 条相互垂直的直线BC、EF，在半径OA上，垂直盘面插上两 枚大头针P1、P2并保持P1、P2位置不变，每次测量时让圆盘 的下半部分竖直进入液体中，而且总使得液面与直径BC相 平，EF作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察P1、 P 的像，并在圆周上插上大头针P3，使P3正好挡住P1、P2。 2 同学们通过计算，预先在圆周EC部分刻好了折射率的值， 这样只要根据P3所插的位置，就可直接读出液体折射率的值。则： (1)若∠AOF＝30°，OP3与OC的夹角为30°，则P3处所刻折射率的值为________。 (2)图中P3、P4两位置哪一处对应的折射率值较大？答：________。 (3)作AO的延长线交圆周于K，K处对应的折射率值应为________。 7．在用插针法测定玻璃砖的折射率的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系分别如图14－7①、②和③所示，其中甲、丙两同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖。他们的其他操作均正确，且均以aa′、bb′为界面画光路图。则：
高三光学实验复习—测玻璃的折射率习题选编(包含答案)
实验：测玻璃的折射率复习题选 1、如图所示，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'，O为直线AO与aa'的交点，在直线OA上竖直地插 上P l、P2两枚大头针。下面关于该实验的说法正确的是（） A．插上大头针P3，使P3挡住P2和P l的像 B．插上大头针P4，使P4挡住P3、P2和P l的像 C．为了减小作图误差，P3和P4的距离应适当大些 D．为减小测量误差，P l、P2的连线与玻璃砖界面的夹角应越大越好 E．若将该玻璃砖换为半圆形玻璃砖，仍可用此方法测玻璃的折射率 【答案】ABCE 2、如图所示，插针法“测定平行玻璃砖折射率”的实验中，P1、P2、P 3、P4为所插的针，θ1为入射角，θ2为 折射角。下列说法正确的是（） A．θ1过小会导致θ2不易准确测量 B．θ1过大会导致P1、P2的像模糊 C．P1与P2，P3与P4间的距离适当小些 D．P3、P4的连线与P1、P2的连线不一定平行 【答案】AB 3、①“测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好平行玻璃砖，aa’和bb’分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图1所示．在玻璃砖的一侧插上两枚大头针，P1和P2，用“+”表示大头灯的位置，然后在另一侧透过玻 璃窗观察，并依次插入大头针P3和P4，在插P3和P4时，应使__________________。 图1 图2 ②某同学实验中作出光路图如图2所示，在入射光线上任取一点A，过A点做法线的垂线，B点是垂线与 法线的交点．O点是入射光线与aa’界面的焦点，C点是出射光线与bb’界面的交点，D点为法线与bb’界 面的交点。则实验所用玻璃的折射率n=________（用图中线段表示）。 【答案】①P3挡住P1、 P2的像， P4挡住P3和P1、 P2的像；② AB OC n OA OD =? 4、某小组做测定玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规，笔，白纸。
玻璃折射率的测定,物理实验报告
此实验报告共六个方案，其中前三个为实验室可做并已测量数据的方案，第一个方案（最小偏向角法）已测量数据并进行了数据处理。 实验目的：测定玻璃折射率，掌握用最小偏向角法测定玻璃折射率的方法，掌握用读数显微镜法测定玻璃折射率的方法，复习分光计的调整等，掌握实验方案的比较，误差分析，物理模型的选择。要求测量精度E≤1%。 方案一，最小偏向角法测定玻璃折射率 实验原理：最小偏向角的测定，假设有一束单色平行光LD入射到棱镜上，经过两次折射后沿ER方向射出，则入射光线LD与出射光线ER间的夹角称为偏向角，如图1所示。 ? 图1最小偏向角的测定 转动三棱镜，改变入射光对光学面AC的入射角，出射光线的方向ER也随之改变，即偏向角 发生变化。沿偏向角减小的方向继续缓慢转动三棱镜，使偏向角逐渐减小；当转到某个位置时，若再继续沿此方向转动，偏向角又将逐渐增大，此位置时偏向角达到最小值，测出最小偏向角 。可以证明棱镜材料的折射率与顶角及最小偏向角的关系式为 实验仪器：分光计，三棱镜。 实验步骤： 1，对分光计进行调节 2，顶角α的测量 利用自准直法测顶角，如下图所示，用两游标来计量位置，分别称为游标1和游标2，旋紧刻度盘 θ和游标2下螺钉是望远镜和刻度盘固定不动转动游标盘，是棱镜AC面对望远镜，记下游标1的读数 1
的读数2θ。转动游标盘，再试AB 面对望远镜，记下游标1的读数'1θ和游标2的读数'2θ。游标两次读数之差21θθ-或者''21 θθ-，就是载物台转过的角度，而且是α角的补角 ''212 1 1802 θθθ θ α? -+-=- 3，最小偏向角法测定玻璃折射率 如下图，当光线以入射角1i 入射到三棱镜的AB 面上后相继经过棱镜两个光学面AB AC 折射后,以 2i 角从AC 出射。出射光线和入射光线的夹角δ称为偏向角。 对于给定三棱镜， 偏向角δ的数值随 入射角1i 的变化而改变。当入射角1i 为某值时(或者1i 与2i 相等时)，偏向角δ将达到最小值0δ，0δ称 为最小偏向角，由几何关系和折射定，可得它与棱镜的顶角A 和折射率n 之间有如下关系： 2 sin 2 sin A A n δ+= A.将待测三棱镜放在载物平台，调节平台到适当的高度，使得从平行光管发出的平行光只有少部分能从三棱镜的上方射入望远镜； B.调节三棱镜的位置使得平行光管的平行光以一定的角度入射到棱镜的AB 面；
学生实验测定玻璃的折射率
2 学生实验:测定玻璃的折射率 知识点一实验步骤、注意事项和误差分析 1．为了使测量结果更精确可以采取的办法是()． A．多次测量取平均值 B．插针间距适当大些 C．插针间距尽量小些 D．入射角尽量大些 2．测定玻璃砖折射率的实验如图4-2-5所示，把玻 璃砖放在白纸上之前应在纸上先画好图上的三 条直线，它们分别是______、______、________， 最后按正确的要求插上大头针P3、P4，由P3、P4 的位置决定了光线________的方位，从而确定了 折射光线________的方向． 3．在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系分别如图4-2-6中①②③所示，其中甲、丙两同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖，他们的其他操作均正确，且均以aa′、bb′为界面画光路图，则这三位同学测得的折射率与真实值相比分别有何变化？ 4．(2012·重庆卷，22)如图4-2-7甲所示为光学实验用的长方体玻璃砖，它的________面不能用手直接接触． 在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔 a、b、c的位置相同，且插在c位置的针正好挡住插在a、b位置的针的像，
但最后一个针孔的位置不同，分别为d、e两点，如图4-2-7乙所示．计算折射率时，用________(填“d”或“e”)点得到的值较小，用________(填“d”或“e”)点得到的值误差较小． 5．某同学用圆柱形玻璃砖做测定玻璃折射率的实验，先在白纸上放好圆柱形玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在圆柱形玻璃砖另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在一侧相继又插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，使P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上标出大头针位置和圆柱形玻璃砖的边界如图4-2-8所示． (1)在图上画出所需的光路． (2)为了测量出玻璃砖的折射率，需要测量的物理量有________(要求在图上标 出)． (3)测出的折射率n＝________. 知识点二数据处理 6．在“测定玻璃砖的折射率”的实验中，有两位同学各设计了一个记录表格，而且都已完成了计算．根据他们设计的表格所反映的信息，判断他们做的是否正确． 甲同学设计的表格是： 次数入射角 θ1 sin θ1 折射角 θ2 sin θ2n n 130°0.50020.9°0.357 1.40 1.40 245 °0.70730.5°0.508 1.39 360°0.86638.0°0.616 1.41
用多种方法测玻璃的折射率
课程论文 题目:用多种方法测玻璃折射率 班级:13物理学本科班 姓名: 盛丽娟 学号: 130800040 指导老师: 尹真 用多种方法测玻璃折射率 13物理本科: 康庆明月盛丽娟 指导老师:尹真 一、实验任务:测定玻璃的折射率,要求测量精度E≤1﹪ 二、实验要求: 1、收集测定各种折射率的方法,并进行对比研究 2、提出5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 3、根据实验室现有的条件与实验情况,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修改完善 4、实验中为达到要求的测量精度,须选择与估算实验参数,并进行重复 测量,设计表格记录实验数据 5、实验操作步骤完成后,检查实验结果,至少对其中一种方案进行数据 处理与误差分析,完成最终的实验报告与误差分析,完成最终的实验 报告
三、实验方案: ㈠ 插针法 【实验题目】用插针法测定玻璃砖折射率 【实验目的】 测定玻璃砖的折射率。 【实验器材】 ①平木板、 ②白纸、 ③玻璃砖、 ④大头针4枚、 ⑤图钉4 个、 ⑥量角器(或三角板或直尺)、 ⑦铅笔 【实验原理】 用插针法确定逃跑,找出跟入射线相应的折射线;用量角器测出入射角i 与折射角r;根据折射定律βαsin sin =n 计算出玻璃的折射率 。 实验参数估算:1、3～1、9。 【实验步骤】 (1)如图所示,在用4个图钉钉好的白纸上画一条直 线 ,aa′作为界面。 (2)过aa′上的一点O 画出界面的法线NN′。 (3)过O 点画一条射线AO 作入射光线。 (4)在射线AO 上插上两枚大头针P 1、P 2。 (5)把长方形玻璃砖放在白纸上,使它的一条长边跟 aa′bb′两条线准确地落在玻璃砖的两个平行的折射画里,这样,由作图 画出的入射光线AO 、出射光线BP 与aa′、bb′的交点O 、O′才能与光 线的实际入射点相符,否则将使画出的玻璃中折射光线的光路与实际 偏离,因此作图时要用细铅笔。 (6)在观察的这一侧即光线的出射面bb′一侧插两枚大头针P 3、P 4,使 P 3挡住P 1、P 2的像,P 4挡住P 1、P 2、P 3的像,记下P 3、P 4的位置。 (7)移去玻璃砖连接P 3、P 4并延长交bb′于O′,连接OO′即为折射光线, 入射角α=∠AON,折射角β=∠O′ON′。 (8)改变入射角α,重复实验步骤,列表记录相关测量数据,计算每次折射 率n 求出平均值 。 【注意事项】 1、 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; 2、 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,由玻璃砖对面瞧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。 3、 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。 4、 上面所说大头针挡住大头针的像就是指“沉浸”在玻璃砖里的那一 截,不就是瞧超过玻璃砖上方的大头针针头部分,即顺P 3、P 4的方向瞧
《光的折射》单元测试题(含答案)
《光的折射》单元测试题(含答案) 一、光的折射选择题 1．如图所示，两块相同的玻璃等腰三棱镜ABC置于空气中，两者的AC面相互平行放置，由红光和蓝光组成的细光束平行于BC面从P点射入，通过两棱镜后，变为从a、b两点射出的单色光，对于这两束单色光，下列说法错误的是（） A．红光在玻璃中传播速度比蓝光大 B．从a、b两点射出的单色光不平行 C．从a点射出的为红光，从b点射出的为蓝光 D．从a、b两点射出的单色光仍平行，且平行于BC 2．图甲为某同学利用半圆形玻璃砖测定玻璃折射率n的装置示意图，AO、DO分别表示某次测量时，光线在空气和玻璃中的传播路径。在正确操作后，他利用测出的数据作出了图乙所示的折射角正弦值（sin r）与入射角正弦值（sin i）的关系图象。则下列说法正确的是（） A．光由D经O到A B．该玻璃砖的折射率 1.5 n C．若由空气进入该玻璃砖中，光的频率变为原来的2 3 D．若由空气进入该玻璃砖中，光的波长变为原来的2 3 E.若以60°角由空气进入该玻璃砖中，光的折射角的正弦值为 3 3 3．某同学用插针法测量平行玻璃砖折射率的实验图景如图所示。他按正确的方法插了大头针a、b、c、d。则下列说法中正确的是（）
A．实验中，入射角应适当大些 B．该同学在插大头针d时，使d挡住a、b的像和c C．若入射角太大，光会在玻璃砖内表面发生全反射 D．该实验方法只能测量平行玻璃砖的折射率 4．如图所示，实线为空气和水的分界面，一束蓝光从空气中的A点沿AO1方向（O1点在分界面上，图中O1点和入射光线都未画出）射向水中，折射后通过水中的B点。图中O 点为A、B连线与分界面的交点。下列说法正确的是 A．O1点在O点的右侧 B．蓝光从空气中射入水中时，速度变小 C．若沿AO1方向射向水中的是一束紫光，则折射光线有可能通过B点正下方的C点D．若蓝光沿AO方向射向水中，则折射光线有可能通过B点正上方的D点 5．如图所示，两束平行的黄光射向截面ABC为正三角形的玻璃三棱镜，已知该三棱镜对该黄光的折射率为2，入射光与AB界面夹角为45°，光经三棱镜后到达与BC界面平行的光屏PQ上，下列说法中正确的是________。 A．两束黄光从BC边射出后仍是平行的 B．黄光经三棱镜折射后偏向角为30° C．改用红光以相同的角度入射，出射光束仍然平行，但其偏向角大些 D．改用绿光以相同的角度入射，出射光束仍然平行，但其偏向角大些 E.若让入射角增大，则出射光束不平行 6．如图所示，O1O2是半圆形玻璃砖过圆心的法线，a、b是关于O1O2对称的两束平行单色光束，两光束从玻璃砖右方射出后的光路如图所示，则下列说法正确的是() A．该玻璃砖对a光的折射率比对b光的折射率小 B．有可能a是绿光，b是红光 C．两光束从空气进入玻璃的过程中各自的频率均不变