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光学实验
一、测定玻璃砖的折射率
【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=
sini 。 sinr【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P1和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与P2的像。
⑦记下P3和P4的位置，移去玻璃砖和大头针，过P3和P4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，
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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
【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。
例1．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
sinisini的值，求出几次实验中所测的平均值 sinrsinraa′、bb′与玻璃砖位置的关系分别如图实－1－8①、②和③所示，其中甲、丙两
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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．
图实－1－8
(1)甲同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)． (2)乙同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)． (3)丙同学测得的折射率与真实值相比________．
解析：用图①测定折射率时，玻璃中折射光线偏折大了，所以折射角增大，折射率
减小；用图②测折射率时，只要操作正确，与玻璃砖形状无关；用图③测折射率时，
无法确定折射光线偏折的大小，所以测得的折射率可大、可小、可不变． 答案：(1)偏小 (2)不变 (3)可能偏大、可能偏小、可能不变
例2．在用插针法测定玻璃的折射率的实验中，某同学操作步骤如下： ①用图钉将记录光路的白纸固定在平板上； ②手拿玻璃砖的毛面或棱，将其轻放在白纸上； ③用铅笔环绕玻璃砖画出边界aa′和bb′；
④在aa′上选择一点O，作为不同入射角的入射光线的共同入射点，画出入射角
θ1
分别为0°、30°、45°的入射光线；
⑤用“插针法”分别得到各条入射光线的出射光线，观察时着重看大头针针帽是否
在一条直线上，取下玻璃砖、大头针，连接各针孔，发现所画折射光线中有两条相
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交，量出各个折射角θ2；
sinθ1
⑥按公式分别计算，取三个值的算术平均值．
sinθ2(1)以上步骤中有错误或不妥之处的是________； (2)应改正为
_____________________________________________________________ ________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
解析：(1)有错误或不妥之处的是③④⑤.
(2)③中应先画出一条直线，把玻璃砖的一边与其重合，再使直尺与玻璃砖的界面对
齐，移开玻璃砖后再画边界线；④中入射角要取0°以外的三组数据；⑤中大头针要
竖直插牢，观察时看针脚是否在同一条直线上． 答案：见解析
例3.一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)．现要测定此玻璃的折射率．给 定的器材还有：白纸、铅笔、大头针4枚(P1、P2、P3、P4)、 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，如图实－1－9所示．然后，在白纸上竖直插上两枚大头针P1、P2(位置
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