2025秋高考物理复习专题十二机械振动光学实验十三测定玻璃的折射率课件（27页PPT）

(共27张PPT)
实验十三　测定玻璃的折射率
2.实验器材
玻璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器（或圆规）、三角板、铅笔.
3.实验步骤
（1）如图乙所示，把白纸铺在木板上.
（2）在白纸上画一直线aa'作为界面，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，并使其长边与aa'重合，再用直尺画出玻璃砖的另一边bb'.
（4）在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2.
（5）从玻璃砖bb'一侧透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线的方向直到P1的像被P2的像挡住.再在bb'一侧插上两枚大头针P3、P4，使P3能挡住P1、P2的像，P4能挡住P3本身及P1、P2的像.
（6）移去玻璃砖，在拔掉P1、P2、P3、P4的同时分别记下它们的位置，过P3、P4作直线O'B交bb'于O'.连接O和O'、OO'就是玻璃砖内折射光线的方向.∠AON为入射角，∠O'ON' 为折射角.
（7）改变入射角，重复实验.
5.注意事项
（1）实验时，应尽可能将大头针竖直插在纸上，且P1和P2之间，P3和P4之间，P2与O，P3与O'之间距离要稍大一些.
（2）入射角θ1不宜太大（接近90°），也不宜太小（接近0°）.若太大：反射光较强，出射光较弱.若太小：入射角、折射角测量的相对误差较大.
例题　（2023年广东卷）用某同学用激光笔和透明长方体玻璃砖测量玻璃的折射率，实验过程如下：
（1）将玻璃砖平放在水平桌面上的白纸上，用大头针在白纸上标记玻璃砖的边界.
（2）①激光笔发出的激光从玻璃砖上的M点水平入射，到达ef面上的O点后反射到N点射出.用大头针在白纸上标记O点、M点和激光笔出光孔Q的位置.
②移走玻璃砖，在白纸上描绘玻璃砖的边界
和激光的光路，作QM连线的延长线与ef面
的边界交于P点，如图甲所示.
甲
乙
2.25



变式（2024年安徽卷）某实验小组做“测量玻璃的折射率”及拓展探究实验.
（1）为测量玻璃的折射率，按如图所示进行实验，
以下表述正确的一项是　　　　.（填正确选项）
A.用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画
出直线a和a'
B.在玻璃砖一侧插上大头针P1、P2，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使P2把P1挡住，这样就可以确定入射光线和入射点O1.在眼睛这一侧，插上大头针P3，使它把P1、P2都挡住，再插上大头针P4，使它把P1、P2、P3都挡住，这样就可以确定出射光线和出射点O2
C.实验时入射角θ1应尽量小一些，以减小实验误差
B　
（2）为探究介质折射率与光的频率的关系，分别用一束红光和一束绿光从同一点入射到空气与玻璃的分界面.保持相同的入射角，根据实验结果作出光路图，并标记红光和绿光，如图乙所示.此实验初步表明：对于同一种介质，折射率与光的频率有关，频率越大，折射率越　　　　（填“大”或“小”）.
大
（3）为探究折射率与介质材料的关系，用同一束微光分别入射玻璃砖和某透明介质，如图丙、丁所示.保持相同的入射角α1，测得折射角分别为α2、α3（α2<α3），则玻璃和该介质的折射率大小关系为n玻璃　　　　（填“>”或“<”）n介质.此实验初步表明：对于一定频率的光，折射率与介质材料有关.
>
【解析】（1）在白纸上画出一条直线a作为界面，把长方体玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边与a对齐，用直尺或者三角板轻靠在玻璃砖的另一长边，按住直尺或三角板不动，将玻璃砖取下，画出直线a'代表玻璃砖的另一边，而不能用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线a和a'，A错误；在玻璃砖一侧插上大头针P1、P2，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使P2把P1挡住，这样就可以确定入射光线和入射点O1.在眼睛这一侧，插上大头针P3，使它把P1、P2都挡住，再插上大头针P4，使它把P1、P2、P3都挡住，这样就可以确定出射光线和出射点O2，B正确；实验时入射角θ1应尽量大一些，但也不能太大（接近90°），以减小实验误差，C错误.
知识巩固练
1.（1）如图所示，用插针法测定玻璃砖折射率的实
验中，下列说法正确的是 （　　）
A.若P1、P2的距离较大时，通过玻璃砖会看不到P1、P2的像
B.为减少测量误差，P1、P2的连线与法线NN'的夹角应尽量小些
C.为了减小作图误差，P3和P4的距离应适当取大些
D.若P1、P2的连线与法线NN'夹角较大时，有可能在bb'面发生全反射，所以在bb'一侧就看不到P1、P2的像
（本栏目对应学生用书P440）
C
（2）在该实验中，根据测得的入射角和折射角的
正弦值画出的图线如图，从图线可知玻璃砖的折
射率是　　　　.
（3）该实验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O为圆心作圆，与入射光线P1O、折射光线OO'的延长线分别交于A、B点，再过A、B点作法线NN'的垂线，垂足分别为C、D点，如图甲，则玻璃的折射率n=　　　　；进一步测得
所需数据分别为1.68 cm和1.12 cm，则该
玻璃砖的折射率数值为　　　　.
1.5

1.5　
（4）在用针插法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙二位同学在纸上画出的界面aa'、bb'与玻璃砖位置的关系分别如图乙中①、②所示，其中甲同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖.他们的其他操作均正确，且均以aa'、bb'为界面画光路图.则甲同学测得的折射率与真实值相比
　　　（填“偏大”“偏小”或“不变”）；
乙同学测得的折射率与真实值相比
　　　　（填“偏大”“偏小”或“不变”）.
偏小
不变
综合提升练
2.某研究小组根据光学知识，设计了一个测液体折射率的仪器.如图所示，在一个圆盘上，过其圆心O作两条相互垂直的直径BC、EF.在半径OA上，垂直盘面插上两枚大头针P1、P2并保持位置不变.每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使得液面与直径BC相平，EF作为界面的法线，然后在图中右上方区域观察P1、P2，在圆弧EC部分插上P3，使P3挡住P1、P2的像.同学们通过计算，预先在圆弧EC部分刻好了折射率的值，这样只要根据P3所插的位置，就可以直接读出液体折射率的值.
（1）若∠AOF=30°，OP3与OC之间的夹角为30°，则P3处所对应的折射率的值为　　 　　.
（2）图中P3、P4两处，对应折射率大的是　　　　.
（3）作AO的延长线交圆周于K，K处对应的折射率为　　　　.
P4
1
3.某同学为了测量截面为正三角形的玻璃三棱镜的折射率，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的左侧插上两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的右侧观察到P1和P2的像，当P1的像恰好被P2的像挡住时，插上大头针P3和P4，使P3挡住P1、P2的像，P4也挡住P1、P2的像，在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图所示.
（1）在图中画出对应的光路.
如图
（2）为了测出三棱镜玻璃材料的折射率，若以AB为分界面，需要测量的量是　　　　　　　　　　　　，在图上标出它们.
（3）三棱镜折射率的计算式是n=　　　.
（4）若在描绘三棱镜轮廓的过程中，放置三棱镜的位置发生了微小的平移（移至图中的虚线位置，底边仍重合），若仍以AB为分界面，则三棱镜玻璃材料折射率的测量值　　　　（填“大于”“小于”或“等于”）真实值.
入射角θ1、折射角θ2　

大于