2、利用插针法可以测量半圆柱形玻璃砖的折射率。实验方法如下：在白纸上做一直线MN，并做出它的一条垂线AB，将半圆柱形玻璃砖(底面的圆心为O)放在白纸上，使它的直边与直线MN对齐，把半圆的边缘描在纸上。在垂线AB上插两个大头针P₁和P₂，然后在半圆柱形玻璃砖的右侧插上适量的大头针，可以确定光线P₁P₂通过玻璃砖后的光路，从而求出玻璃的折射率。实验室中提供的器材除了半圆柱形玻璃砖、木板和大头针外，还有量角器等。

(1)某学生用上述方法测量玻璃的折射率，在他画出的垂线AB上插P₁、P₂两枚大头针，但在半圆柱形玻璃砖右侧的区域内，不管眼睛放在何处，都无法透过玻璃砖同时看到P₁、P₂的像，原因是_________________，他应该采取的措施是_____________。

(2)为了确定光线P₁P₂通过玻璃砖后的光路，在玻璃砖的右侧，最少应插___枚大头针。

(3)请在半圆柱形玻璃砖的右侧估计所插大头针的大概位置，并用“×”表示，做出光路图。

1、某同学用插针法测定玻璃砖的折射率，他的实验方法和操作步骤正确无误。但他处理实验记录时发现玻璃砖的两个光学面aa’与bb’不平行，如图3-4-3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

　 例1．某同学在测定一厚度均匀的圆柱形玻璃的

折射率时，先在白纸上作一与玻璃圆柱同半径的

圆，圆心为0，将玻璃圆柱平放在白纸上，使其边

界与所画的圆重合，在玻璃一侧竖直插两枚大头

针P₁和P₂，在另一侧再先后插两枚大头针P₃和

P₄，使从另一侧隔着玻璃观察时，大头针P₄、P₃和P₂、P₁的像恰好在一条直线上，移去玻璃圆柱和大头针后，在白纸上得到如图3-4-2所示，在图中画出：

　　 ①沿P₁、P₂连线方向的入射线通过圆形玻璃后的传播方向；

　　 ②光线在玻璃内的传播方向；

　　 ③在光线的入射点作法线，标出入射角α和折射角β；

④写出计算玻璃折射率的公式(不必计算)。

解析：

点评：准确画出光路图，搞清其原理，这类题就不难解决了

6．数据处理及误差分析

　此实验是通过测量入射角和折射角，然后查数学用表，找出入射角和折射角的正弦值，再代人中求玻璃的折射率。除运用此方法之外，还有以下处理数据的方法：

　　 处理方式(1)：在找到人射光线和折射光线以

后，以入射点o为圆心，以任意长为半径画圆，分别

与AO交于C点，与00’(或00’的延长线)交于D

点，过C、D两点分别向NN’作垂线，交NN’于C’、

D’，用直尺量出CC’和DD’的长。如图3-4-1甲所示。

　 由于，　

　 而CO=DO

　 所以折射率

　　 重复以上实验，求得各次折射率计算值，然后求其平均值即为玻璃砖折射率的测量值：

　　 处理方式(2)：根据折射定律可得 因此有

　　 在多次改变入射角、测量相对应的入射角和折射角正弦值基础上，以值为横坐标、以sinβ值为纵坐标，建立直角坐标系。如图3-4-1乙所示。描数据点，过数据点连线得一条过原点的直线。

　　 求解图线斜率，设斜率为k，则。故玻璃砖折射率

5．注意事项

　　 (1)实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且P₁和P₂之间、P₂与O点之间、P₃与P₄之间、P₃与0’之间距离要稍大一些。

　　 (2)入射角α应适当大一些，以减小测量角度的误差。但入射角不宜太大，也不宜太小。

　　 (3)在操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁光学面。更不能用玻璃砖界面代替直尺画界线。

　　 (4)在实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。

　　 (5)玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5cm以上。若宽度太小，则测量误差较大。

3．实验器材

　 白纸，图钉，大头针，直尺，铅笔，量角器，平木板，长方形玻璃砖。

　4．实验步骤及调整安装

　 (1)将白纸用图钉按在绘图板上。

　 (2)在白纸上画出一条直线aa’作为界面

(线)，过aa’上的一点O画出界面的法线NN’，并

画一条线段AO作为入射光线。

　　 (3)把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟aa’对齐，画出玻璃砖的另一边NN’

　　 (4)在直线AO上竖直插上两枚大头针P₁、P₂，透过玻璃砖观察大头针P_l、P₂的像，调整视线方向，直到P₂挡住P₁的像。再在观察的这一侧插两枚大头针P₃、P₄，使P₃挡住P_l、P₂的像，P₄挡住P₃及P₁、P₂的像，记下P₃、P₄的位置。

　　 (5)移去大头针和玻璃砖，过P₃、P₄所在处作直线O’B，与bb’交于0’，直线0’B就代表了沿AO方向入射的光线通过玻璃砖后的传播方向。

　　 (6)连接00’，入射角a=∠AON，折射角β=∠O'ON’。用量角器量出入射角和折射角，从三角函数表中查出它们的正弦值，把这些数据记录在自己设计的表格中。

　　 (7)用上述方法分别求出入射角分别为30⁰、45⁰、60⁰时的折射角，查出它们的正弦值，填人表格中。

　　 (8)算出不同入射角时的比值，最后求出在几次实验中所测面的平均值，即为玻璃砖折射率的测量值。

2．实验原理 　

　　 如图3-4-1所示，用插针法找出与入射光线AO对应的出射光线O’B，确定出O’点，画出折射光线00’，然后测量出角α和β，根据计算玻璃的折射率。

1．实验目的

　　 测定玻璃的折射率，掌握光发生折射时入射角和折射角的确定方法。

10、应用激光平行性好的特性，可以精确地测量距离．对准目标发射-个极短的激光脉冲，测量发射脉冲与收到反射脉冲的时间间隔，就可求出激光器到目标的距离．若在地球上向月球发射一个激光脉冲，测得从发射到收到发射脉冲所用的时间为2.56s，则月球到地球的距离大约是多少千米?

第4课时 　测定玻璃的折射率

9、-束光由真空射到平面玻璃上，当其折射角为30º时，反射光恰好产生完全偏振，试求玻璃的折射率．