课外拓展


  折射率是表征介质光学性质的重要参数,因此折射率的测定成为几何光学中的重要问题,除了课本中介绍的插针法测定长方形玻璃砖的折射率以外,借助于折射定律和全反射现象的知识还可以设计一些其他方法来测定介质的折射率。这里举两种方法测液体的折射率。

方法一:利用折射定律测定液体的折射率

  在一个烧杯内盛满水,将直尺AB紧挨烧杯壁竖直插入杯中,如下图所示,这时在直尺对面的P点观察水面,能同时看到直尺在水中的部分和露出水面的部分,读出看到的直尺水下部分最低点的刻度S1以及跟这个刻度相重合的水上部分的刻度S2的像S2′,量出烧杯的直径d,即可计算出液体的折射率,计算方法如下:光线从O点射出液面时,入射角为∠1,折射角为∠2,由光的折射定律:

  

  根据几何关系,得:

  

方法二:利用全反射来测定液体的折射率

  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,如图所示。调整大头针的插入深度,使观察者在液面上方任一位置恰好都不能看到大头针顶部S,这时,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,测出木塞半径r和大头针顶部的深度h,则有:

  

  ∴液体的折射率为.

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