第十四章 實(shí)驗(yàn)十七 測量玻璃的折射率

第十四章光學(xué)實(shí)驗(yàn)十七測量玻璃的折射率Contents教材幫讀透教材融會(huì)貫通高考幫研透高考明確方向03練習(xí)幫練透好題精準(zhǔn)分層01Loremipsumdolorsitamet,consecteturadipisicingelit.目錄測定玻璃的折射率的實(shí)驗(yàn)往年考查較少，新高考該內(nèi)容作為必考后，考查重要性

增強(qiáng)，主要考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力和數(shù)據(jù)處理能力.2023年高考中廣東T11，海南

T14均在實(shí)驗(yàn)題中進(jìn)行了考查，預(yù)計(jì)2025年高考中會(huì)加大對該實(shí)驗(yàn)的考查力度.1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康臅?huì)用插針法確定玻璃的折射率，掌握光在發(fā)生折射時(shí)，入射角和折射角的確定方法.2.實(shí)驗(yàn)原理

3.實(shí)驗(yàn)器材木板、白紙、玻璃磚、大頭針、圖釘、刻度尺、量角器、鉛筆.4.實(shí)驗(yàn)步驟(1)在白紙上畫出一條直線aa'作為界面，過aa'上的一點(diǎn)O1畫出界面的法線NN'，并畫

一條直線AO1作為入射光線，如圖所示.(2)把長方體玻璃磚放在白紙上，使它的一個(gè)長邊與aa'對齊.用直尺輕靠在玻璃磚的

另一長邊，按住直尺不動(dòng).將玻璃磚取下，畫出直線bb'，bb'代表玻璃磚的另一邊.(3)在直線AO1上豎直插上兩枚大頭針P1、P2，透過玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像，

調(diào)整視線方向，直到P2擋住P1的像.再在觀察的這一側(cè)豎直插上兩枚大頭針P3、P4，

使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P3及P1、P2的像，記下P3、P4的位置.(4)連接P3、P4，交bb'于點(diǎn)O2，連接O1O2，O1O2就代表了沿AO1方向入射的光線在玻

璃磚中的傳播路徑，入射角θ1＝∠AO1N，折射角θ2＝∠O2O1N'.5.數(shù)據(jù)分析

平均值

原點(diǎn)

6.注意事項(xiàng)(1)所用玻璃磚要厚一些.(2)盡可能將大頭針豎直插在紙上，且P1與P2間、P3與P4間要有適當(dāng)?shù)拈g隔，不

宜太近.(3)在實(shí)驗(yàn)過程中，玻璃磚與白紙的位置都不能改變.(4)操作時(shí)不能用手觸摸玻璃磚光潔的光學(xué)面，更不能用玻璃磚代替直尺畫線，以免

劃傷玻璃磚表面.(5)實(shí)驗(yàn)時(shí)入射角不能太小(接近0°)，否則會(huì)使測量誤差增大；入射角也不能太大(接

近90°)，否則不易觀察到P1、P2的像.7.誤差分析(1)入射光線、出射光線確定的準(zhǔn)確性造成誤差，故入射側(cè)、出射側(cè)所插兩枚大頭針

間距應(yīng)大一些.(2)入射角和折射角的測量造成誤差，故入射角適當(dāng)大些，以減小測量的相對誤差.命題點(diǎn)1教材基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)1.[2023安徽蕪湖二模]在“測定玻璃的折射率”的實(shí)驗(yàn)中，在白紙上放好平行玻璃

磚，a和a'分別是玻璃磚與空氣的兩個(gè)界面，如圖(a)所示.在玻璃磚的一側(cè)插上兩枚

大頭針P1和P2，然后在另一側(cè)透過玻璃磚觀察，并插上大頭針P3，使其擋住P2、P1

的像；接著插上大頭針P4，使其擋住P3以及P2和P1的像，用“·”表示大頭針的位

置，這樣大頭針P1、P2就確定了射入玻璃磚的光線.(1)根據(jù)以上信息，請?jiān)趫D(a)中畫出光路圖.[答案]如圖所示(2)正確作出光路圖后，測量a分界面上的入射角i和折射角r.多次改變?nèi)肷浣?，測得

多組入射角和折射角，根據(jù)測得的入射角和折射角的正弦值，畫出了如圖(b)所示的

圖像，由圖像可知該玻璃的折射率n＝

(保留兩位有效數(shù)字).

1.5

(3)如圖(c)所示，在實(shí)驗(yàn)過程中畫出界面a后，不小心將玻璃磚向上平移了一些，導(dǎo)

致界面a'畫到圖中虛線位置，而在作光路圖時(shí)界面a仍為開始所畫的，則所測得的折

射率將

(填“偏大”“偏小”或“不變”).偏大[答案]如圖所示，在實(shí)驗(yàn)過程中畫出界面a后，不小心將玻璃磚向上平移了一

些，導(dǎo)致界面a'畫到圖中虛線位置，而在作光路圖時(shí)界面a仍為開始所畫的，入射角

i不變，但折射角r偏小，則所測得的折射率將偏大.命題點(diǎn)2創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)2.[2023海南]如圖所示，在用激光測玻璃磚折射率的實(shí)驗(yàn)中，玻璃磚與光屏P平行

放置，從另一側(cè)用激光筆以一定角度照射，此時(shí)在光屏上的S1處有激光點(diǎn)，移走玻

璃磚，光點(diǎn)移到S2處.(1)請?jiān)趫D中畫出激光束經(jīng)玻璃磚折射后完整的光路圖；[答案]如圖所示[解析]穿過平行玻璃磚的出射光線和入射光線平行，過S1作BS2的平行線，交ad

于C點(diǎn)，連接OC.

(2)已經(jīng)測出AB＝l1，OA＝l2，S1S2＝l3，則折射率n＝

(用l1、l2、l3

表示)；

(3)若改用寬度比ab更小的玻璃磚做實(shí)驗(yàn)，則S1S2間的距離會(huì)

(填“變

大”“變小”或“不變”).[答案]若玻璃磚的寬度變小，ad邊與兩條光線

的交點(diǎn)距離變小，即BC變小，則S1S2間的距離也會(huì)

變小.變小12341.[2024北京豐臺區(qū)開學(xué)考試]某同學(xué)用插針法測定玻璃磚的折射率，作出光路圖如

圖所示.光線與玻璃磚表面aa'和bb'分別交于O點(diǎn)和P點(diǎn)，他以O(shè)點(diǎn)為圓心、線段OP長

度為半徑作圓，該圓與入射光線交于A點(diǎn).過A點(diǎn)和P點(diǎn)作法線NN'的垂線，垂足分別

為B點(diǎn)和Q點(diǎn)，則該玻璃磚的折射率為(

A

)A

2.如圖甲所示，在測量玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)中，兩位同學(xué)先在白紙上放好截面是正三

角形ABC的三棱鏡，并確定AB和AC界面的位置，然后在棱鏡的左側(cè)畫出一條直線，

并在線上豎直插上兩枚大頭針P1和P2，再從棱鏡的右側(cè)觀察P1和P2的像.1234(1)此后正確的操作步驟是

?.A.插上大頭針P3，使P3擋住P2的像B.插上大頭針P3，使P3擋住P1、P2的像C.插上大頭針P4，使P4擋住P3的像D.插上大頭針P4，使P4擋住P1、P2的像和P3[解析]此后正確的操作步驟是：插上大頭針P3，使P3擋住P1、P2的像；插上大

頭針P4，使P4擋住P1、P2的像和P3.故B、D正確.BD

1234(2)正確完成上述操作后，在紙上標(biāo)出大頭針P3、P4的位置(圖中已標(biāo)出).為測量該種

玻璃的折射率，兩位同學(xué)分別用圓規(guī)及刻度尺作出了完整光路和若干條輔助線，如

圖乙、丙所示.能夠僅通過測量ED、FG的長度便可正確計(jì)算出折射率的是

圖

(選填“乙”或“丙”)，所測玻璃折射率的表達(dá)式為n＝

(用代表線

段長度的字母ED、FG表示).丙

12343.[2023湖北八校聯(lián)考模擬]在用“插針法”測量玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)中：圖11234(1)在“用兩面平行的玻璃磚測定玻璃折射率”的實(shí)驗(yàn)中，其實(shí)驗(yàn)光路圖如圖1所

示，對實(shí)驗(yàn)中的一些具體問題，下列說法正確的是

?.A.為減小作圖誤差，P3和P4的距離應(yīng)適當(dāng)小一些B.為減小測量誤差，P1和P2的連線與玻璃磚界面法線的夾角應(yīng)適當(dāng)取大一些C.為減小誤差，應(yīng)當(dāng)選用寬度較大的玻璃磚完成實(shí)驗(yàn)D.實(shí)驗(yàn)中玻璃磚在紙上的位置不可移動(dòng)，可用玻璃磚代替尺子畫出邊界線以固定玻

璃磚在紙上的位置BC

1234[解析]為減小作圖誤差，P3和P4的距離應(yīng)適當(dāng)大一些，A錯(cuò)誤；P1和P2的連線與

玻璃磚界面法線的夾角適當(dāng)大一些，折射現(xiàn)象更明顯，誤差較小，B正確；寬度較

大的玻璃磚，光在玻璃磚中的路程長，入射點(diǎn)與出射點(diǎn)距離較大，確定角度較準(zhǔn)

確，誤差較小，C正確；不可用玻璃磚代替尺子，應(yīng)沿玻璃磚描點(diǎn)后，用尺子畫出

玻璃磚界面，D錯(cuò)誤.1234(2)甲同學(xué)在紙上正確畫出玻璃磚的兩個(gè)界面aa'和bb'后，不小心碰了玻璃磚使它向

aa'一側(cè)平移了少許，如圖2所示，他隨后實(shí)驗(yàn)測得的折射率

(選填“偏

大”“偏小”或“不變”).[解析]如圖甲分析，測量的入射角與折射角沒有誤差，測得的折射率不變.

圖甲

不變1234(3)乙同學(xué)在畫界面時(shí)，不小心將兩界面aa'、bb'間距畫得比玻璃磚寬度大些(bb'仍然

與aa'平行)，如圖3所示，他隨后實(shí)驗(yàn)測得的折射率

(選填“偏大”“偏小”

或“不變”).

偏小

圖乙1234

4.[實(shí)驗(yàn)裝置創(chuàng)新]通過動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)可讓學(xué)生們提高對物理實(shí)驗(yàn)的理解和應(yīng)用能

力.如圖所示，一個(gè)學(xué)生用廣口瓶和刻度尺測定水的折射率，請?zhí)顚懴率鰧?shí)驗(yàn)步

驟中的空白.(1)用刻度尺測出廣口瓶瓶口內(nèi)徑d.(2)在瓶內(nèi)裝滿水.(3)將刻度尺沿瓶口邊緣豎直插入水中.(4)沿廣口瓶邊緣向水中刻度尺正面看去，若恰能看到刻度尺的0刻度(即圖中A點(diǎn))，

同時(shí)看到水面上B點(diǎn)刻度的像B'恰與A點(diǎn)的像重合，如圖，水面與直尺的C點(diǎn)相平，

則

和

分別等于入射角和折射角.∠OAC

∠OB'C(或∠OBC)

1234[解析]從A點(diǎn)發(fā)出的光線經(jīng)折射后進(jìn)入眼睛，所以∠OAC等于入射角，

∠OB'C(或∠OBC)等于折射角.(5)讀出