微专题25：实验：测定玻璃的折射率和用双缝干涉测量光的波长 讲义 -2026届高考物理一轮复习备考

微专题25：实验：测定玻璃的折射率和用双缝干涉测量光的波长

 

实验：测定玻璃的折射率

一、实验目的

1．学会用插针法确定光路。

2．会用玻璃砖和光的折射定律测定玻璃的折射率。

二、实验器材

木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器(或圆规)、三角板(或直尺)、铅笔。

三、实验原理与设计

如图，当光线AO1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AO1对应的出射光线O2B，从而测出折射光线O1O2和折射角θ2，再根据n＝或n＝算出玻璃的折射率

思考：

（1）如图所示：若玻璃砖两个面不平行，还能否利用“插针法” 测定它的折射率呢？

（2）利用“插针法”能否测定三棱镜(如图)的折射率呢？

（3）利用“插针法”能否测定圆柱形玻璃体的折射率呢？

 

提示：可以。

一  实验步骤

(1)如图所示，把白纸铺在木板上。

(2)在白纸上画一直线aa′作为界面，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，并使其长边与aa′重合，再用直尺画出玻璃砖的另一边bb′。

(4)在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2。

(5)从玻璃砖bb′一侧透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线的方向直到P1的像被P2的像挡住。再在bb′一侧插上两枚大头针P3、P4，使P3能挡住P1、P2的像，P4能挡住P3本身及P1、P2的像。

(6)移去玻璃砖，在拔掉P1、P2、P3、P4的同时分别记下它们的位置，过P3、P4作直线O′B交bb′于O′。连接O、O′， OO′就是玻璃砖内折射光线的方向。∠AON为入射角，∠O′ON′ 为折射角。

(7)改变入射角，重复实验。

 

二 数据收集与分析

(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图像法

改变不同的入射角θ1，测出不同的折射角θ2，作sin θ1­sin θ2 图像，由n＝可知图像应为直线，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，以一定长度R为半径画圆，交入射光线OA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＝＝。只要用刻度尺测出EH、E′H′的长度就可以求出n。

三  误差分析

(1)入射光线、出射光线确定的准确性造成误差，故入射侧、出射侧所插两枚大头针间距应大一些。

(2)入射角和折射角的测量造成误差，故入射角应适当大些，以减小测量的相对误差。

在利用插针法测定玻璃砖折射率的实验中：

某同学在画界面时，不小心将两界面aa′、bb′间距画得比玻璃砖宽度大些，如图所示，则他测得的折射率偏大还是偏小？

提示：由图可看出如果将两界面aa′、bb′间距画得比玻璃砖宽度大些，则测得的