13.1 实验：测定玻璃的折射率导学案word版无答案

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13.1 第二课时：实验：测定玻璃的折射率

一、实验原理
用 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 ，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(3～4枚)、量角器、直尺、铅笔．
三、操作步骤
1．把白纸用图钉钉在木板上．
2．用直尺画一条平行于玻璃砖一个面的一条线 aa′作为界面，过 aa′上一点 O作垂直
于 aa′的直线 NN′作为法线，过 O 点画一条入射光线 AO，使入射角 θ1适当大些，如图所示．
3．在 AO 线上竖直地插两枚大头针 P1、P2，在白纸上放上被测玻璃砖，使玻璃砖的一个面与 aa′重合．
4．沿玻璃砖的另一侧面用直尺画一条直线 bb′.
5．在玻璃砖的 bb′一侧白纸上竖直地立一枚大头针 P3，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 aa′一侧所插的大头针 P1、P2的像时，把大头针 P3插好．
6．在玻璃砖 bb′一侧再竖直地插一枚大头针 P4，使 P4能挡住 P3本身，同时也能挡住 P1、P2的像．
7．记下 P3、P4的位置，移去玻璃砖，拔去大头针，过 P3、P4连一条直线 BO′交 bb′于 O′点，连接 OO′，OO′就
是入射光线 AO在玻璃砖内的折射光线，折射角为θ2.
8．用量角器量出入射角θ1和折射角θ2的大小．
9．改变入射角θ1，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：通过多次测量 和 ，得出多组入射角和折射角的 ，再代入 n＝ 中
求出多个 n的值，然后取其平均值，即为玻璃砖的折射率．
2．图象法：求出多组对应的入射角与折射角的正弦值，作出 sin θ1－sin θ2 图象，由 n＝
sin θ1
sin θ2
可知图象应
为 ，如图所示，其斜率为 ．

五、注意事项
1．实验中，玻璃砖在纸上的位置不可移动．
2．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．
3．大头钉应竖直插在白纸上，且玻璃砖每一侧两枚大头针 P1与 P2间、P3与 P4间的距离应适当大些，以减小确定光
路方向时造成的误差．
4．实验中入射角不宜过小或过大，否则会使测量误差增大.
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一、实验原理与操作
例 1 (2018·大兴区高二检测)“测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好玻璃砖，aa′和 bb′分别是玻璃
砖与空气的两个界面，如图所示．在玻璃砖的一侧插上两枚大头针 P1和 P2，用“＋”表示大头针的位置，然后在另
一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针 P3和 P4.


(1)在插 P3和 P4时，应使_______ (选填选项前的字母)．
A．P3只挡住 P1的像 B．P4只挡住 P3
C．P3同时挡住 P1、P2的像 D．P4挡住 P3及 P1、P2的像
(2)按(1)中的做法确定大头针 P3和 P4的位置，请将光路图补充完整，并在图中标出需要测量的量，则玻璃砖的折射
率可表示为 n＝________.(用图中标出的测量量表示)
二、实验数据处理及误差分析
例 2 在“测定玻璃的折射率”实验中，某同学经正确的操作，插好了 4枚大头针 P1、P2和 P3、P4，如图所示．




(1)在图中坐标纸上画出完整的光路图，并标出入射角 θ1和折射角 θ2；
(2)对画出的光路图进行测量，求出该玻璃的折射率 n＝________(结果保留两位有效数字)．
三、其他形状玻璃砖求折射率
“测定玻璃折射率”实验中，也可以用三棱镜、半圆形玻璃砖等进行测量．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．光路图如图所示．



例 3 用三棱镜做测定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 P1和 P2，然后
在棱镜的另一侧观察，调整视线使 P1的像被 P2的像挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针 P3、P4，使 P3挡住
P1、P2的像，P4挡住 P1、P2的像和 P3，在纸上标出大头针的位置和三棱镜轮廓，如图所示．
(1)在图上画出所需的光路图．
(2)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．
(3)计算折射率的公式是 n＝________.
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1．(实验原理与操作)(多选)某同学用“插针法”做测定玻璃折射率实验时，他的方法和操作步骤都正确无误，但
他处理实验记录时，发现玻璃砖的两个光学面 aa′和 bb′不平行，如图所示，则( )
A．P1P2与 P3P4两条直线平行
B．P1P2与 P3P4两条直线不平行
C．他测出的折射率偏大
D．他测出的折射率不受影响
2．在用插针法测玻璃砖折射率的实验中，实验方法和步骤完全正确，但测后发现玻璃砖的两个光学面不平行，则
________．
A．入射光线与出射光线一定不平行，测量值偏大
B．入射光线与出射光线一定不平行，测量值偏小
C．入射光线与出射光线一定不平行，测量值仍然正确
D．入射光线与出射光线可能平行，测量值仍然正确
3．(实验数据处理)(2018·金华一中高二上学期第二次段考)在“测定玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作
插好了 4枚大头针，如图所示．


(1)请在图中画出完整的光路图．

(2)对画出的光路图进行测量和计算，求得该玻璃砖的折射率 n＝_____(保留 3位有效数字)．
(3)为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象，某同学做了两次实验，经正确操作插好了 8枚大头针，如图 14所示．图
中 P1和 P2是同一入射光线上的 2枚大头针，其对应出射光线上的 2枚大头针是 P3和________(填“A”或“B”)．

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4.在“用插针法测玻璃砖折射率”的实验中，玻璃砖的 ab边与 a′b′边相互平行，aa′边与 bb′边不平行，某同
学在白纸上仔细画出了玻璃砖的两条边线 aa′与 bb′，如图．


(1)实验时，先在玻璃砖的一侧插两枚大头针 P1和 P2以确定入射光线 AO，接着，眼睛应在玻璃砖的________(填“同
一侧”或“另一侧”)观察所插的两枚大头针 P1和 P2，同时通过插第三、第四枚大头针来确定从玻璃砖射出的光线．
(2)实验中是否要求四枚大头针的针帽在同一视线上？________(填“是”或“否”)．
(3)下列操作可以减小实验误差的是________(填字母代号)
A．适当增大大头针 P1、P2的间距 B．选择玻璃砖相互平行的 ab、a′b′边来测量
C．选用尽可能细的笔画线 D．使 AO的入射角接近于 90°
5．(2012·重庆卷)如图甲所示为光学实验用的长方体玻璃砖，它的____面不能用手直接接触．在用插针法测定玻
璃砖折射率的实验中，两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔 a、b、c的位置相同，且插在 c位置的针正好挡住插在 a、
b位置的针的像，但最后一个针孔的位置不同，分别为 d、e两点，如图乙所示．计算折射率时，用______(填“d”
或“e”)点得到的值较小，用________(填“d”或“e”)点得到的值误差较小．

6．在“测定玻璃折射率”的实验中
(1)操作步骤如下：
①先在白纸上画出一条直线 aa′代表两种介质的界面，过 aa′上的 O 点画出界面的法线 NN′，并画一条线段 AO
作为入射光线．
②把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟 aa′对齐．
③在线段 AO 上竖直地插上两枚大头针 P1、P2，透过玻璃砖观察大头针 P1、P2的像．调整视线方向，直到 P1的像被
P2的像挡住．再在观察的这一侧插两枚大头针 P3、P4，使 P3挡住 P1、P2的像，P4挡住 P3和 P1、P2的像，记下 P3、P4
的位置．
④移去大头针和玻璃砖，连接 P3、P4作为折射光线，测量出入射角θ1与折射角θ2，填入表格中．
上述操作步骤中存在严重的缺漏，应做的补充是___________________________________
________________________________________________________________________.
(2)实验中测出了多组入射角 θ1与折射角 θ2，并作出了 sin θ1－sin θ2的图象如图 8 所示，则下列说法正确的
是________．
A．实验时，光线是由空气射入玻璃
B．实验时，光线是由玻璃射入空气
C．玻璃的折射率为 0.67
D．玻璃的折射率为 1.5