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折射率

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高中物理光学有两大部分构成,一部分是几何光学,另一部分是物理光学。前者研究的是光的传播,后者研究的是光的本性。在探究几何光学中,折射率是最重要的一个概念(没有之一)。

折射率的定义

光从真空射入介质发生折射时,入射角α的正弦值与折射角β正弦值的比值(sinα/sinβ)为一固定数值,叫做该介质的“绝对折射率”,简称“折射率”。

折射率我们用符号n来表示。

即n=sinα/sinβ;其中α是光从真空射入介质发生折射时的入射角,β为折射角。

需要注意的是,α永远大于β,因此折射率n永远大于1;

折射率的另外两个公式

(1)n=c/v;

c指的是光在真空中的速度,v指的是光在该介质中的速度。

(2)n=1/sinC;

C指的是该介质的临界角。

测定玻璃砖折射率的实验

测定玻璃砖折射率的光路图如图所示。

折射率测定实验图

具体的操作步骤见教材内容。

从B点用肉眼观测P4,让P4将P1、P2、P3全部挡住,即形成A-O-O’-B的光路图。

我们需要测定入射角与折射角,带入定义式即可求解折射率n;

另外的一种求解折射率数值方法

如下图所示,以O1为圆心,做一个适当的圆,与光线相较于P1与Q。过P1与Q做与玻璃砖平行的线,与法线相较于N和N'两点。

连接P1N与QN',从几何关系,不难看出,n=sinα/sinβ=P1N/QN';这种方法不用量角度,也不用查表计算,精度也能够保证。

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