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4.1.2實驗：測定玻璃的折射率
第四章 光
實驗的目的和原理
實驗的器材和步驟
數據處理與誤差分析
注意事項
01
02
03
04
目錄
CONTENTS
實驗的目的和原理
PART 1
i
r
思考1：鉛筆直接劃過玻璃面確定玻璃磚界面好不好？
紅色激光穿過玻璃的光路圖
1.目的：
測量玻璃的折射率。
2.原理：

思考2：沒有激光能否確定光路的光線從而測量角度？
一、實驗的目的和原理
實驗的器材和步驟
PART 2
i
1
2
3
4
白紙 、大頭針若干、鉛筆、直尺、量角器
r
1.器材：玻璃磚、
注意：鉛筆直接劃過玻璃面容易劃傷玻璃。
2.步驟：
二、實驗的器材和步驟
二、實驗器材與步驟：
2.步驟：
①鋪紙（將白紙用圖釘固定在木板上）；
②在白紙上畫一條線a作為界面，過a上的一點O（作為入射點）畫法線NN′，并畫AO作為入射光線；
③把玻璃磚放在白紙上，使它的一邊與a對齊(確保O為實際入射點)，確定玻璃磚的另一界面a′(確保出射點準確) ；
1.器材：玻璃磚、白紙 、大頭針、鉛筆、直尺、量角器
④在直線AO上豎直插大頭針P1、P2，透過玻璃磚觀察P1、P2的像，調整視線讓P2擋住P1的像。再在另一側豎直插上兩枚大頭針P3、P4 。使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P3、P2、P1的像，記下P3、P4位置。
⑤移去大頭針和玻璃磚，過P3、P4所在處作直線DC與a′交于O′（作為實際出射點），直線O′D代表沿AO方向的入射光通過玻璃磚后的傳播方向；
⑥連接OO′，入射角 1=∠AON ，折射角 2＝ ∠N′OO′，用量角器量出入射角和折射角，求出對應的正弦值，記錄在表格中；
⑦用上述方法求出入射角分別為300、450、 600的折
射角，查出它們的正弦值，填入表格；
⑧算出不同入射角時的入射角與折射角的正弦比值，最后求出幾次實驗的平均值為折射率.
數據處理及誤差分析
PART 3
1.平均值法
算出不同入射角時的比值 ，最后求出在幾次實驗中所測的 平均值，即為玻璃磚的折射率。
三、數據處理及誤差分析
2.圖象法
以sinθ1值為橫坐標、以sinθ2值為縱坐標，建立直角坐標系，如圖所示。描數據點，過數據點連線得一條過原點的直線。求解圖線斜率為k
故玻璃磚折射率：
3.單位圓法:沒有量角器時，可以用單位圓法。
i
A
B
O
O
r
a
a
E
F
D
C
產生原因 減小方法
偶然 誤差 入射、折射光線畫不精確 兩大頭針間距適當大些
入射角、折射角測不準 入射角適當大些
2.誤差分析
①偶然誤差
②系統誤差
(無)
2、常見的例子誤差分析
（1）實驗中，當玻璃磚和平行線發生了平移，對最后的結果有無影響？
真實光路
誤差光路
無影響
折射角不變
（2）實驗中，當平行線畫得比玻璃磚寬，對最后的結果有無影響？
真實光路
誤差光路
得到折射率偏小
折射角偏大
注意事項
PART 4
5.玻璃磚應選用寬度較大的，宜在5cm以上。若寬度太小，則測量誤差較大。
1.實驗時，盡可能將大頭針豎直插在紙上，且大頭針之間及大頭針與光線轉折點之間的距離要稍大一些。
2.入射角θ1應適當大一些，以減小測量角度的誤差，但入射角不宜太大。
3.在操作時，手不能觸摸玻璃磚的光潔面，更不能把玻璃磚界面當尺子畫界線。
4.在實驗過程中，玻璃磚與白紙的相對位置不能改變。
四、注意事項
例1.　在“測量玻璃的折射率”實驗中：
(1)為了取得較好的實驗效果，下列說法正確的________。
A．必須選用上下表面平行的玻璃磚
B．選擇的入射角應盡量小些
C．大頭針應垂直地插在紙面上
D．大頭針P1和P2及P3和P4之間的距離適當大些
CD
(2)A同學在畫界面時，不小心將兩界面aa′和bb′間距畫得比玻璃磚寬度大些，如圖甲所示，則他測得的折射率________(選填“偏
大”“偏小”或“不變”)。
(3)B同學在量入射角和折射角時，由于沒有量角器，在完成了光路圖以后，以O點為圓心，OA為半徑畫圓，并延長OO′交圓于C點，過A點和C點作垂直于法線的直線分別交于B點和D點，如圖乙所示，則他只需要測量_________________，就可求出玻璃的折射率n＝________(用所測量的物理量表示)。
偏小
AB、CD的長度
AB
CD
思考：若在插針時微移了玻璃磚，則他測得的折射率________
不變
例2．用“插針法”測量透明半圓柱形玻璃磚的折射率，O為玻璃磚截面的圓心，使入射光線跟玻璃磚的平面垂直，下面4個圖中P1、P2、P3和P4是4個學生實驗時插針的結果。
(1)在這4個圖中，肯定把針插錯了的是______。
(2)在這4個圖中，可以比較準確地測
出玻璃磚的折射率的是______，計算
折射率的公式是__________。(對右側
面用θ1表示入射角，θ2表示折射角)
A
D

例3.(2023北京豐臺期中改編)在“測玻璃的折射率”實驗中:
(1)如圖甲,用插針法測定玻璃磚折射率的實驗中,確定P3位置的方法是透過玻璃磚觀察,使
P3擋住　　　　 (選填“P1、P2”或“P1、P2的像”);
P1、P2的像
(2)小華同學正確確定P4位置,并確認其他的操作步驟也都正確后,根據測得的入射角和折射角的正弦值畫出圖線,如圖乙所示,從圖線可求得玻璃磚的折射率是　　　　;
1.6
(3)小星同學在畫界面時,不小心將界面bb'畫歪了一些,如圖丙所示,他隨后實驗測得的折射率　　　　(選填“偏大”“偏小”“不變”或“偏大、偏小和不變都有可能”)。
偏大、偏小和不變都有可能
例4.(2024安徽安慶宿松中學月考)實驗室有一個直角三棱鏡,物理小組的同學準備
測量它的折射率,實驗步驟如下:
(1)在木板上鋪一張白紙,將三棱鏡放在白紙上并用細線描出三棱鏡的輪廓,如圖中
△ABC的實線所示。
(2)在垂直于AB的方向上插上兩枚大頭針P1和P2,在棱鏡的BC側透過三棱鏡觀察
兩個大頭針,當P1的像恰好被P2的像擋住時,插上大頭針P3,使P3擋住P1、P2的像,
再插上大頭針P4,使P4擋住P3和P1、P2的像,移去三棱鏡和大頭針,大頭針在紙上的
位置如圖所示。
請幫他們完成下列實驗內容:
(1)將實驗需要的光路圖補充完整。
(2)實驗小組用量角器量出光線在BC界面發生折射時,入射光線與BC邊夾角為α、
折射光線與BC邊夾角為β,則三棱鏡的折射率n=　　　　。
(3)若實驗中三棱鏡的位置發生了微小的平移,如圖中虛線所示,則測得的折射率　　 真實值(選填“大于”“等于”或“小于”)。

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