高考物理测定介质折射率的几种方法 人教版.rar

高考物理测定介质折射率的几种方法湖北省襄樊市第四中学任建新吴金红441021（此文发表于《物理实验》2005年2月期）折射率是表征介质光学性质的重要物理量，折射率的测定是几何光学中的重要问题，除了教材上介绍的用插针法测定玻璃砖的折射率外，应用折射定律和全反射的知识，还可以设计一些其他的方法来测定某些介质的折射率。1．利用折射定律测定液体的折射率图1所需器材：（1）一根标有刻度的毫米刻度尺，（2）装满待测透明液体的圆柱形玻璃杯。方法如下：（1）将直尺AB紧挨着杯壁竖直插入杯中，如图1所示，在刻度尺的对面观察液面，能同时看到刻度尺在液体中的部分和露出液面的部分；（2）调整视线，直到眼睛从杯子的边缘D往下看时，刻度尺上端某刻度A经液面反射后形成的像与看到的刻度尺在液体中的某刻度B重合；（3）读出O、A、B、C四处所对应的刻度值；（4）量出玻璃杯的直径d；（5）根据几何关系可知：，2．应用全反射测定液体的折射率：图2用一个圆形软木塞，在其中心处竖直地倒插一枚大头针，使其漂浮在待测液体中，如图2所示，调整大头针的插入深度，使观察者在液体的上方任一位置恰好都看不到大头针的顶部S，此时，从S发出的光线，在木塞边缘的液体处恰好发生了全反射。此时的入射角∠1即为该液体发生全反射的临界角。测出木塞的半径r和大头针顶部的深度h，则有，，故液体的折射率：图3甲3．用插针法测定半圆形玻璃砖的折射率：用插针法测定半圆形玻璃砖的折射率，与用插针法测定方形玻璃砖的折射率的方法基本相同。如图3甲所示，将半圆形玻璃砖放在白纸上，记下直径的位置MN，MN即为界面。竖直插下大头针P1和P2，使P1和P2的延长线玻璃的圆心O。在玻璃的另一侧竖直插下大头针P3和P4，使P3挡住通过玻璃砖观察到的P2和P1的像，使P4挡住P3的像。移去玻璃砖，连接P1、P2及P3、P4，用量角器测出它们与法线的夹角i和，由折射定律可知，该玻璃砖的折射率：图3乙若实验器材中未给出量角器的情况下，可以用单位圆作图来计算折射率。方法如下：以入射点O为圆心，以单位长度为半径画一个圆，如图3乙所示，该圆与入射光线AO和折射光线OB分别交于P和Q点。分别过P点和Q点作法线的垂线和，则：4．利用全反射测定半圆形玻璃砖的折射率：图4将半圆形玻璃砖放在白纸上，记下直径的位置MN，MN即为界面。竖直插下大头针P1和P2，使P1和P2的延长线玻璃的圆心O。以O为轴缓慢转动玻璃砖，使观察者在另一侧的任何位置都不能同时观察到P2和P1的像，此时过P2和P1的光线AO在界面MN上发生了全反射，此时的入射角即为全反射的临界角C，如图4所示。固定玻璃砖，在玻璃砖的同侧的另一方向竖直插下大头针P3和P4，使P3挡住通过玻璃砖观察到的P2和P1的像，使P4挡住P3的像。过大头针P3和P4的光线BO，即为AO的反射光线。测出∠AOB，∠AOB为临界角的两倍，则玻璃砖的折射率：图55．利用小角度近似测定透明液体的折射率将光线从空气射入装有透明液体的水槽中，如图5所示，光线从A点进入透明液体中，然后折射到达水槽底部角落的C点。然后将液体排干，光线将沿直线射到水槽的边缘的B点。测出和，则：，∴调整入射光线使i和r都非常小，当i和r都非常小时，有：，∴由折射定律：参考文献：倪一宁利用小角度近似测定水的折射率《中学物理教学参考》2003年第10期