对测定不同形状玻璃折射率实验的探究

对测定不同形状玻璃折射率实验的探究

胡羿茗 庞礼军 *

贵州师范大学 物理与电子科学学院 贵州 贵阳 550025

摘 要：测定玻璃的折射率是高中教材的一个实验。利用激光笔对“测定玻璃的折射率”实验进行改进,既有利于实验光路图的展示讲解,又便于实验时对光路的确定。在常规学生实验时,可以用“插针法”测量光的折射率。改进后的实验实用合理,有效地提升了教学效果，减小了实验误差。

关键词：光；玻璃的折射率；实验探究

1、光学基本知识点

插针法：插针法顾名思义就是将针插到某个位置，主要应用于测定玻璃的折射率实验中。

将针插到挡住玻璃折射后光线的位置，通过测量角度确定光的折射率。

2、实验步骤

2.1实验器材

玻璃砖、钢直尺、大头针、量角器或圆规、红外线灯、图钉、白纸。

2.2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NN₁。

（3）把长方形的玻璃砖放在白纸上，使他的一个长边与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P₁P₂.

（5）在玻璃砖的ad一侧再插上大头针P₃，调整眼睛观察的视线，要使P₃恰好能挡住P₁P₂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P₄，使P₄能同时挡住P₃本身和P₁P₂的虚像。

（7）记下P₃、P₄的位置，移去玻璃砖和大头针。过P₃、P₄引直线O₁B与bc交于O₁点，连接OO₁，OO₁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=∠O₁ON₁

（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 的平均值，就是玻璃的折射率。

画出光的折射路径如图1-图6并用量角器测量出角度。

图1 图2 图3

图4 图5 图6

2.3实验数据

根据公式n= 计算相应的折射率：将数据填入表1

表1

2.4误差分析

本实验对结果影响最大的是测量光在玻璃中的折射角θ的误差．应采取以下措施减小误差^[1]： 

（1）选用宽度较大的玻璃砖，宜在5cm以上； 

（2）入射角应在15°～75°范围内取值； 

（3）在纸上画两条线时，尽量准确地与玻璃砖的两个平行的折射面重合。这样，两交点才能与光线的实际入射点较好地相符，否则将使画出的玻璃中折射光路与实际情况严重偏离； 

（4）大头针的位置应靠近玻璃砖，最好由两人同时分别由端观察校正插针的位置； 

（5）为避免由于测量入射角、折射角所造成的误差，以及由于多次查数学用表所带来的麻烦，我们还可以用取不同的入射角时计算值来证明了折射定律的成立，同时又方便地求出了玻璃的折射率；

3、总结

物理是一门以实验为基础的科学。学生通过物理实验获得丰富的感性认识，加深学生对物理概念、原理和定理的理解。通过物理实验培养学生的观察实验能力、思维能力。进一步使学生初步了解物理学的思想方法、研究方法，培养学生实事求是的科学态度和遵守纪律、爱护仪器的优良品质。通过多次实验测量光在不同形状玻璃中的折射率，得出光在玻璃的折射率大概范围是1.2-1.7。查阅资料后，发现光在玻璃中的折射率大概是1.5，因此本次实验基本能够验证光的折射率。

参考文献：

1. 人民教育出版社，课程教材研究所，物理课程教材研究开发中心.普通高中课程标准实验教科书选修3-4[M].北京:人民教育出版社, 2010, 4.

作者简介：

通讯作者：庞礼军（1973-），男，贵州贵阳人，教授，研究方向：原子与分子物理；课程与教学论

作者简介：胡羿茗（1997-），男，湖南长沙人，研究生。