(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bb′.
(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P1、P2的像,调整视线方向直到P2的像挡住P1的像.再在观察者一侧竖直插上两枚大头针P3、P4,使P3挡住P1、P2的像,P4挡住P3本身及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O′,直线O′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OO′,入射角θ1=∠AON,折射角θ2=∠O′ON′,用量角器量出θ1和θ2,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)用上述方法测出入射角分别为30°、45°、60°时的折射角,查出它们的正弦值,填入表格中.
(8)算出不同入射角下的正弦比值,最后求出在几次实验中比值的平均值,即为玻璃砖的折射率.
4.注意事项
(1)实验中,玻璃砖在纸上位置不可移动.
(2)不能用手触摸玻璃砖光洁面,更不能把玻璃砖当尺子用.
(3)大头钉应竖直插在白纸上,且玻璃砖每一侧两枚大头针P1与P2间、P3与P4间的距离应适当大些,以减小确定光路方向时造成的误差.
(4)实验中入射角不宜过小,否则会使测量误差大,也不宜过大.
(5)本实验中如果采用的不是两面平行的玻璃砖,而是采用三棱镜、半圆形玻璃砖等,那么只是出射光和入射光不平行,同样能测出折射率.
【例4】
图13-1-4
用三棱镜做测定玻璃折射率的实验,先在白纸上放好三棱镜,在棱镜的一侧插入两枚大头针P1和P2,然后在棱镜的另一侧观察,调整视线使P1的像被P2挡住,接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3,P4,使P3挡住P1、P2的像,P4挡住P3和P1、P2的像,在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图13-1-4所示.
(1)在本题的图上画出所需的光路;
(2)为了测出棱镜玻璃的折射率,需要测量的量是________,
________,在图上标出它们;
(3)计算折射率的公式是________.
解析
(1)如图所示,画出通过P1,P2的入射光线,交AC面于O,画出通过P3,P4的出射光线交AB面于O′.则光线OO′就是入射光线P1P2在三棱镜中的折射光线.
(2)在所画的图上注明入射角θ1和折射角θ2,并画出虚线部分,用量角器量出θ1和θ2(