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1、实验：测量玻璃的折射率学习目标1 1 .知道测量玻璃的折射率的原理、方法和步骤2会确定入射光线、折射光线、入 射角及折射角3学会用不同方法计算玻璃的折射率.明确原理提炼方法一、实验原理用插针法确定光路，找出与入射光线相应的出射光线，就能在玻璃砖中画出对应的折射光线, 从而可以测出一组对应的入射角和折射角，根据折射定律，便可求出玻璃的折射率.二、实验器材玻璃砖、白纸、木板、大头针四枚、图钉（34枚）、量角器、直尺、铅笔.三、操作步骤.把白纸用图钉钉在木板上.1 .用直尺画一条平行于玻璃砖一个面的一条线屋作为界面，过的上一点。作垂直于 的直线作为法线，过。点画一条入射光线A0,使入射角仇适当大些，
2、如图1所示.2 .在A。线上竖直地插两枚大头针外、Pi，在白纸上放上被测玻璃砖，使玻璃砖的一个面与 aa 重合.3 .沿玻璃砖的另一侧面用直尺画一条直线仍.4 .在玻璃砖的油一侧白纸上竖直地插一枚大头针入，调整视线，同时移动大头针P3的位 置，当P3恰好能同时挡住玻璃砖。, 一侧所插的大头针外、P2的像时，把大头针P3插好.5 .在玻璃砖仍一侧再竖直地插一枚大头针。4，使能挡住P3本身，同时也能挡住P、 P2的像.6 .记下心、夕4的位置，移去玻璃砖，拔去大头针，过2、P4连一条直线30,交仍于0 点，连接0。，00就是入射光线49在玻璃砖内的折射光线，折射角为。2.7 .用量角器量出入射角仇
3、和折射角w的大小.8 .改变入射角仇，重复上面的步骤再做三、四次，量出相应的入射角和折射角.四、数据处理1.计算法：通过屡次测量入射角和折射角，得出多组入射角和折射角的正弦值，再代入=答案（l）aebcdfg （2）见解析图（3）也解析（1）测量玻璃的折射率时，先在白纸上作出三棱镜的边界，选定入射点，确定入射光线, 然后把三棱镜放在白纸上，确定出折射光线；撒去三棱镜，作出光路图，求出入射角与折射 角，根据折射定律求出折射率，因此正确的实验步骤顺序为aebcdfg.（2）光路图如下图.A（3）由几何知识可知夕=30,故该玻璃的折射率n= 5. （202。广西桂林十八中高二期中）如图5甲所示，在测
4、量玻璃折射率的实验中，两位同学先 在白纸上放好截面是正三角形A8C的三棱镜，并确定A3和AC界面的位置.然后在棱镜的P2,再从棱镜的右侧观察Pl和P2P2,再从棱镜的右侧观察Pl和P2左侧画出一条直线，并在线上竖直插上两枚大头针P和 的像.“丙”），所测玻璃折射率的表达式=答案丙器（用代表线段长度的字母QE、GF表示）.正确完成操作后，在纸上标出大头针尸3、P4的位置（图中已标出）.为测量该种玻璃的折射率, 两位同学分别用圆规及刻度尺作出了完整光路和假设干辅助线，如图乙、丙所示.在乙、丙图（选填“乙”或（选填“乙”或中能够仅通过测量DE、GF的长度便可正确计算出折射率的是图ein n解析 设入
5、射角为氏折射角为从 根据折射定律得=渭，根据几何关系有：对于题图乙, ol 11 L）DFGFDFGFsinsin=7;,对于题图丙，sinsin4可知仅通过测量。E、G/7的长1ULrKK度便可正确计算出折射率的是题图丙，折射率=*=空.SID p Ur 黯中求出多个的值，然后取其平均值，即为玻璃核的折射率.2 .单位圆法以入射点0为圆心，以一定长度R为半径画圆，交入射光线04于E点，交折射光线001 于点，过作NN的垂线过/作NN的垂线E W ,分别交NN于点从， 如图2所示.图2(2)由图中关系知sina=万, sin 62， OEOE =R,那么 上=；n 3=方不一，只要U 匕S1I
6、1 1/2 S用刻度尺测出、Er H的长度就可以求出几.图像法求出多组对应的入射角与折射角的正弦值，作出sin4 -sin%图像，由=普可知图像应 sin C72为过原点的直线，如图3所示，其斜率为折射率.五、考前须知.实验中，玻璃砖在纸上的位置不可移动.1 .不能用手触摸玻璃砖光洁的光学面，更不能把玻璃砖当尺子用.2 .大头针应竖直插在白纸上，且玻璃砖每一侧两枚大头针P1与P2间、P3与04间的距离应 适当大些，以减小确定光路方向时造成的误差.3 .实验中入射角不宜过小或过大，否那么会使测量误差增大.精析典题提升能力一、实验原理、操作与数据处理例 如图4所示，甲同学在“测量玻璃的折射率”的实
7、验中，先将白纸平铺在木板上并用 图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面和仍.0为直线4。与a的交点.在直线0A上竖直地插上Pi、P2两枚大头针.图6hb图5图7(1)甲同学接下来要完成的必要步骤有A.插上大头针2,使P3仅挡住P2的像B.插上大头针使P3挡住P1的像和P2的像C.插上大头针P4，使04仅挡住P3D.插上大头针24，使P4挡住P3和Pl、P2的像过2、A作直线交仍于0,，过O 作垂直于仍的直线NN,连接0。.测量图中 角。和用的大小，那么玻璃砖的折射率=.如图5所示，甲同学在实验中将玻璃砖界面。屋 和匕少 的间距画得过宽但仍平行.假设其 他操作正确，那么折射率
8、的测量值(选填“大于”“小于”或“等于)准确值.甲同学准确的画好玻璃砖界面和bbf后，实验过程中不慎将玻璃砖向下平移了一 些.如图6所示，假设其他操作正确，那么折射率的测量值(选填“大于”“小于”或“等 于“)准确值.(5)乙同学采用的是梯形玻璃砖，在纸上画出的界面标 , bb1与玻璃砖的位置如图7所示， 实验过程和操作均正确，那么折射率的测量值(选填“大于”“小于”或“等于)准确值.S gsin B 丁Tr/r-T答条（1）BD （2）房（3）小于（4）等于（5）等于111 （A解析(1)该同学接下来要完成的必要步骤有：确定P3大头针的位置，方法是插上大头针2, 使P3能挡住。1、尸2的像.
9、确定尸4大头针的位置，方法是大头针尸4能挡住尸3和丹、尸2的像.故 该同学接下来要完成的必要步骤有B、D.根据折射定律得：玻璃豉的折射率为=粤也.sin (X(3)将玻璃砖界面和bb的间距画得过宽但仍平行，而其他操作正确，导致。角偏大， 由于=迎/，故折射率的测量值将偏小.siri a(4)如下图，实线表示将玻璃砖向下平移后实际的光路图，而虚线是作图时所采用的光路图,通过比拟发现，入射角和折射角没有变化，那么由折射定律知，折射率的测量值等于准确值.(5)只要操作正确，测量的结果与玻璃砖的形状无关，所以乙同学测得的折射率等于准确值.例 母 如图8所示，当光线A0以一定入射角穿过一块两面平行的玻璃
10、砖时，通过“插针法” 找出跟入射光线A0对应的出射光线。B,从而确定折射光线00.如图甲所示，用量角器量出入射角，和折射角r,根据=可计算出玻璃砖的折射 率.(2)如图乙所示，以。为圆心，用圆规作圆与0A、001分别交于P、。点，过P、。点分别 作法线的垂线，垂足分别为P、Q1 ,用刻度尺测量出PP和QQ的长度，那么玻璃 砖的折射率=. pp答案黑近解析(1)根据折射定律得sin i几.sin r(2)根据几何关系，那么sini=pp_OP sin r=QQf0P=0Q在、， sin i PP以几=八八/. sin r QQ二、实验的改进与创新“测量玻璃的折射率”实验中，也可以用三棱镜、半圆形
11、玻璃砖等进行测量.实验中只要利 用“插针法”定出入射光线和出射光线，其与界面的交点就是入射点和出射点，连接入射点 和出射点就能作出折射光线，一样可以测出折射率.光路图如图9所示.图9例。用三棱镜做测量玻璃的折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插入两 枚大头针R和2,然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P的像被2的像挡住，接着在眼 睛所在的一侧插两枚大头针。3、P4,使尸3挡住尸1、的像，挡住尸1、8的像和。3,在纸 上标出大头针的位置和三棱镜轮廓，如图10所示.(1)在图上画出所需的光路图.为了测出该三棱镜的折射率，需要测量的物理量是，在图上标出它们.计算折射率的公式是n=.答案见解
12、析解析(1)光路图如图甲所示，画出通过尸1、尸2的入射光线，交AC于。，画出通过尸3、 的出射光线交A8于。,，连接00,那么光线00,就是入射光线尸|尸2在三棱镜中的折射光 线.在所画的图上画出虚线局部并注明入射角&和折射角。2,如图乙所示，用量角器量出0 和。2(或用直尺测出线段EF、0E、GH、0G的长度).EF“、sin 4一n _EF , _GH n. sin d 瓦 EFOG、)一sin或因为sm仇一瓦,sin仇一砺，对一sin。一丽0GH)0G随堂演练逐点落实1. (2019天津卷)某小组做测定玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖，大头针，刻度尺, 圆规，笔，白纸.(1)以下哪些
13、措施能够提高实验准确程度.A.选用两光学外表间距大的玻璃砖B.选用两光学外表平行的玻璃砖C.选用粗的大头针完成实验D.插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些该小组用同一套器材完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如下图，其中实验操作正确的选项是该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点0为圆心作圆,与入射光线、折射光线分别交于A、B点、,再过A、8点作法线的垂线，垂足分别为。、D点,如图11所示，那么玻璃的折射率=.(用图中线段的字母表示)图11答案(DAD (2)D (3 塔解析(1)为了减小实验误差，选用的玻璃砖前后外表间距应尽量大些，即使玻璃砖内
14、的折射光线尽量长些，A正确；测量折射率时，只需找出入射光线的折射光线，因此玻璃砖的两光 学外表可以不平行，B错误；为了减小实验误差应选用较细的大头针完成实验，C错误；两 枚大头针之间的距离应尽量大些，描绘出的光线误差会较小些，D正确.(2)由题图可知，选用的玻璃砖两光学外表平行，那么入射光线应与出射光线平行，B、C错误;又光线在玻璃砖中与法线的夹角应小于光线在空气中与法线的夹角，A错误，D正确.ACsin Z.AOC AO ACsin N 30。BD BD.B02.某同学利用“插针法”测量玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行.正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图12甲所示.图12以下说法
15、正确的选项是.A.入射角适当大些，可以提高精确度Pl、P2及2、之间的距离取得小些，可以提高精确度B. Pl、尸2的间距，入射角的大小均与实验的精确度无关此玻璃的折射率计算式为n=（用图中的仇、仍表示）.如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度（填 “大”或“小”）的玻璃砖来测量.假设该同学用他测得的多组入射角，与折射角片作出sin isin 的图像如图乙所示，以下 判断不正确的选项是.A.他做实验时，研究的是光线从空气射入玻璃的折射现象B.玻璃的折射率为0.67C.玻璃的折射率为1.52r qsin （90 。1） - cos 4,合奈（1）A（90。一彷）（或c
16、os应 大区）B解析（1）入射角适当大些，折射角也会大些，折射现象较明显，角度的相对误差会减小，A 正确；折射光线是通过隔着玻璃观察成一条直线确定的，大头针间的距离太小，引起的角度 误差会较大，故Pl、尸2及2、A之间的距离适当大些，可以提高精确度，B、C错误.（2）由折射率公式可得=sin （90 一仇）cos。1sin （90。一。2）= 3优玻璃砖的宽度越大，出射光线的侧移量越大，玻璃砖中折射光线的误差越小，所以应选用 宽度大的玻璃豉来测量.（4）由sin isin r图像可知，1.51,故光是从空气射入玻璃的，入射角为i, A正确；由折射率的定义知 =1.5, B错误，C正确.课时对点
17、练1 .在“测量玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好平行玻璃% cd和仍分别是玻 璃砖与空气的两个界面，如图1甲所示.在玻璃砖的一侧插上两枚大头针B和弦,用“ + ” 表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插入大头针尸3和巴.在插尸3和尸4时，应使乙图1某同学实验中作出光路图如图乙所示，在入射光线上任取一点A,过A点作法线的垂线,8点是垂线与法线的交点.。点是入射光线与界面的交点，C点是出射光线与/力界面 的交点，D点为法线与帅,界面的交点.那么实验所用玻璃的折射率=（用图中线段 表示）.答案（1）P3挡住P、2的像，挡住和尸I、P2的像（2）牌*音C/zi VzJLx2 .（2
18、020.徐州市高二下期末）在“用插针法测量玻璃律的折射率”的实验中，取一块半圆形玻 璃砖，。为圆心，如图2所示，点外、巳、2、依次分别为四个插针位置，其中。、Pi、 P2三点在同一直线上.图2（1）在某次测量中，测得NPO/=45。，/PRE= 60。,那么该玻璃砖的折射率为.（2）实验时，假设在插尸3处的大头针时，不小心将玻璃砖逆时针转动一个角度（。点不变），那么折 射率的测量结果.（填“偏大”“偏小”或“不变”）答案坐（2）偏大解析（1）根据光的折射定律，该玻璃砖的折射率sin 60 乖 “=sin 45。= 2 玻璃砖逆时针转动一个角度后，作出射光线时得到的/尸4。后偏大，故折射率的测量
19、结果 偏大.3 .小显和小涛同学用插针法测量玻璃棱镜的折射率.甲图3小显同学按实验步骤，先在纸上插下两枚大头针尸|、P2,然后在玻璃棱镜的另一侧插下另外两枚大头针，如图3甲所示.那么插针一定错误的选项是（填“尸3、PJ或P5、尸6”）.在图甲中按实验要求完成光路图，并标出相应的符号，所测出的玻璃棱镜的折射率=（2）小涛同学突发奇想，用两块相同的玻璃直角三棱镜ABC来做实验，两者的AC面是平行放置的，如图乙所示.丹、P2的连线垂直于A8面，假设操作正确的话，那么在图乙中右边的插针应该是.(填 “P3、A” “P3、P6” “P5、Pj 或 P5、P6”)答案见解析解析(1)光线经三棱镜折射后出射
20、光线应该偏向底边，故插针一定错误的选项是心、夕6,光路图 如图.根据光的折射定律有:sin 3几=1Z-*sin 92(2)根据光路图可知，过外、P2的光线经两块玻璃直角三棱镜的分界处后向下偏，然后射入右 侧玻璃直角三棱镜后平行射出，那么题图乙中右边的插针应该是2、。6.4 .由于实验室中矩形玻璃偌的数量不够，局部同学需改用直角三棱镜做“测量玻璃的折射 率”的实验，实验步骤如下：Aa.如图4所示，先在一张白纸上作相互垂直的直线加6 作为三棱镜的两个界面，并 在直线上标出点0；b.将三棱镜放在白纸上，使直角边的短边跟对齐，长边跟/ bf对齐；C.在长边/ bf的外侧透过三棱镜观察大头针P、P2的像，调整视线方向，直到P的像完 全被尸2的像挡住；d.在观察的这一侧依次插两枚大头针。3、尸4，使尸3挡住丹、02的像，尸4挡住尸3和。1、P1 的像；e.在。点作一垂直于出?的线段QA,在0A上垂直地插两枚大头针Pi、f.移去三棱镜和大头针，连接P3P4,交/于。/，过。点作与加 3垂直的直线g.作光路图，计算折射率几(1)正确的实验步骤顺序为.(2)请在图中画出准确完整的光路图.请根据图中所给数据，求出该玻璃的折射率=.