实验二十 测定玻璃的折射率
一、实验目的
1．测定玻璃的折射率。
2．学会用插针法确定光路
二、实验原理
如图所示，当光线AO以一定的入射角θ1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光线O′B，从而求出折射光线OO′和折射角θ2，再根据n＝或n＝计算出玻璃的折射率。
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点的法线MM′。
3．画出线段AO作为入射光线，并在AO上插上P1、P2两根大头针。
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P1的像被P2的像挡住，然后在眼睛这一侧插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，再插上P4，使P4挡住P3和P1、P2的像。
6．移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P3、P4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，并取平均值。
五、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，并取平均值。
2．作sin θ1sin θ2图象：改变不同的入射角θ1，测出不同的折射角θ2，作sin θ1sin θ2的图象，由n＝可知图象应是过原点的直线，如图所示，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AO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′，如图所示，sin θ1＝，sin θ2＝，OE＝OE′＝R，则n＝＝。只要用刻度尺量出EH、E′H′的长度就可以求出n。
六、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，且玻璃砖每两枚大头针P1与P2间、P3与P4间的距离应大一点，以减小确定光路方向时造成的误差。
