1、实验十五：测定玻璃的折射率一、实验原理与操作二、数据处理与误差分析数据处理.(1)计算法：计算每次折射率 n，求出平均值 n .(2)图象法(如图 S15-1 所示)图 S15-2图 S15-1(3)单位圆法(如图 S15-2 所示)三、误差分析1.确定入射光线、出射光线时产生误差.故入射侧、出射侧所插两枚大头针间距离宜大点；2.测量入射角与折射角时产生误差.故入射角不宜过小，但也不宜过大，过大则反射光较强，出射光较弱.四、注意事项1.玻璃砖要用厚度较大的；2.入射角应在 30到 60之间；3.大头针要竖直插在白纸上，且距离应尽量大一些.【基础自测】在测定玻璃的折射率的实验中，对一块两面平行的
2、玻璃砖，用“插针法”找出与入射光线对应的出射光线.现有甲、乙、丙三位同学分别做出如图 S15-3 的三组插针结果.从图上看，肯定把针插错了的同学有_.图 S15-3解析：光线透过平行玻璃砖时出射光线与入射光线平行，且从空气射入玻璃砖时入射角大于折射角，因而光线透出时相对于入射光线向左下侧发生偏移，由图可知，甲乙图中出射光线不符合事实，肯定插错了.答案：甲、乙考点 1 实验原理与操作【典题 1】(2020 年山东实验中学零模)如图 S15-4 所示，在测量玻璃折射率的实验中，两位同学先把方格纸固定在木板上.再把玻璃砖放在方格纸上，并确定 a 和 b 为玻璃砖的上下界面的位置.在玻璃砖的一侧插上两
3、枚大头针 P1 和 P2，再从玻璃砖的另一侧插上大头针 P3 和 P4.请完成以下实验步骤：图 S15-4(1)下列操作步骤正确的是_.(填正确答案标号)A.插上大头针 P3，使 P3 挡住 P2 的像B.插上大头针 P3，使 P3 挡住 P1、P2 的像C.插上大头针 P4，使 P4 挡住 P3 的像D.插上大头针 P4，使 P4 挡住 P3 和 P1、P2 的像(2)正确完成上述操作后，在纸上标出大头针 P3、P4 的位置(图中已标出)，在图中作出完整的光路图.(3)利用光路图计算此玻璃砖的折射率 n_.解析：(1)在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针 P1 和 P2，确定入射光线，然后插上大
4、头针 P3，使 P3 挡住 P1，P2 的像，再插上大头针 P4，使 P4 挡住 P3 和 P1、P2 的像，从而确定出射光线.则 B、D 正确.(2)光路图如图 D113 所示.图 D113考点 2 数据处理和误差分析【典题 2】(2020 年通辽蒙古族中学三模)用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时，先在白纸上放好圆弧状玻璃砖，在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针 P1、P2，然后在玻璃砖的另一侧观察，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 和 P4，使 P3 挡住 P1 和 P2 的像，P4 挡住 P3 以及 P1 和 P2 的像，在纸上标出大头针位
5、置和圆弧状玻璃砖轮廓，如图 S15-5 甲所示，其中 O 为两圆弧圆心，图中已画出经 P1、P2 点的入射光线.甲乙图 S15-5(1)在图上补画出所需的光路.(2)为了测出玻璃的折射率，需要测量入射角和折射角，请在图中的 AB 分界面上画出这两个角.(3)用所测物理量计算折射率的公式为 n_.(4)为了保证在弧面 CD 得到出射光线，实验过程中，光线在弧面 AB 的入射角应适当_(填“小一些”“无所谓”或“大一些”).(5)多次改变入射角，测得几组入射角和折射角，根据测得的入射角和折射角的正弦值，画出了如图乙所示的图象，由图象可知该玻璃的折射率 n_.解析：(3)由折射定律可得 nsin i
6、sin.(4)为了保证能在弧面 CD 上有出射光线，实验过程中，光线在弧面 AB 上的入射角应适当小一些，才不会使光线在 CD 面上发生全反射.(2)如图 D114 所示(3)sin isin n，由题图乙可知斜率为 1.5，即(5)图象的斜率 k该玻璃的折射率为 1.5.答案：(1)如图 D114 所示sin isin(4)小一些(5)1.5图 D114考向 1 实验操作的创新根据全反射的条件，使入射光从透明介质向空气传播，调节入射角的大小，使其恰好发生全反射，这时的入射角就是临【典题 3】某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率.开始时玻璃砖的位置如图 S15-6 中实线
7、所示，使大头针 P1、P2 与圆心 O 在同一直线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心 O 缓慢转动，同时在玻璃砖直径边一侧观察 P1、P2 的像，且 P2 的像挡住 P1 的像.如此观察，当玻璃砖转到图中虚线位置时，上述现象恰好消失.此时只需测量出_，即可计算出玻璃砖的折射率.请用你的测量值表示出折射率：_.图 S15-6解析：由题意可知，当玻璃砖转过某一角度时，刚好发生全反射，在直径边一侧观察不到 P1、P2 的像，画出如图 D115图 D115答案：玻璃砖直径边绕 O 点转过的角度n 1sin 考向 2 数据处理的创新使入射光线的入射角一定，根据不同位置折射角的大小，由折射
8、率的定义式算出折射率的大小.【典题 4】学校开展研究性学习，某研究小组的同学根据所学的光学知识，设计了一个测量液体折射率的仪器，如图S15-7 所示.在一圆盘上，过其圆心O 作两条互相垂直的直径BC、EF，在半径 OA 上，垂直盘面插下两枚大头针 P1、P2，并保持P1、P2 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，而后在图中右上方区域观察 P1、P2 的像，并在圆周上插上大头针P3，使 P3 正好挡住 P1、P2 的像.同学们通过计算，预先在圆周EC 部分刻好了折射率的值，这样只要根据 P3 所插的位置，就可直接读出液体折射率的值，则：图 S15-7(1)若AOF30，OP3 与 OC 的夹角为 30，则 P3 处所对应的折射率的值为_.(2)图中 P3、P4 两位置_处所对应的折射率值大.(3)作 AO 的延长线交圆周于 K，K 处所对应的折射率值应为_.(2)图中 P4 对应的入射角大于 P3 所对应的入射角，所以 P4对应的折射率大.(3)因 A、O、K 在一条直线上，入射角等于折射角，所以 K处对应的折射率为 1.