1、实验十四测定玻璃的折射率目标要求1.掌握测定折射率的原理及方法.2.能用插针法测定玻璃的折射率.实验技能储备1.实验原理如图1所示，当光线AO以一定的入射角1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光线OB，从而画出折射光线OO，求出折射角2，再根据n或n计算出玻璃的折射率.图12.实验器材木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、三角板、铅笔.3.实验过程(1)用图钉把白纸固定在木板上.(2)在白纸上画一条直线aa，并取aa上的一点O为入射点，作过O点的法线MM.(3)画出线段AO作为入射光线，并在AO上插上P1、P2两根大头针.(4)在白纸上放上玻璃砖，使玻璃砖的一条
2、长边与直线aa对齐，并画出另一条长边的对齐线bb.(5)眼睛在bb的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向，使P1的像被P2的像挡住，然后在眼睛这一侧插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，再插上P4，使P4挡住P3和P1、P2的像.(6)移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P3、P4的针孔位置确定出射光线OB及出射点O，连接O、O得到线段OO.(7)用量角器测量入射角1和折射角2，并查出其正弦值sin 1和sin 2.(8)改变入射角，重复实验.4.数据处理(1)计算法用量角器测量入射角1和折射角2，并查出其正弦值sin 1和sin 2.算出不同入射角时的，并取平均值.(2)图象法改变不同
3、的入射角1，测出不同的折射角2，作sin 1sin 2的图象，由n可知图象应是过原点的直线，如图2所示，其斜率为折射率.图2(3)“单位圆”法以入射点O为圆心，以一定的长度R为半径画圆，如图3所示，sin 1，sin 2，OEOER，则n.只要用刻度尺量出EH、EH的长度就可以求出n.图35.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1不宜太大(接近90)，也不宜太小(接近0).(3)操作时手不能触摸玻璃砖的光洁光学面，也不能把玻璃砖界面当尺子画界线.(4)实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变.
4、(5)玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5 cm以上，若宽度太小，则测量误差较大.考点一教材原型实验例1(2019天津卷9(2)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)下列哪些措施能够提高实验准确程度_.A.选用两光学表面间距大的玻璃砖B.选用两光学表面平行的玻璃砖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(2)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图所示，其中实验操作正确的是_.(3)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O为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别
5、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4所示，则玻璃的折射率n_.(用图中线段的字母表示)图4答案(1)AD(2)D(3)解析(2)由题图可知，选用的玻璃砖两光学表面平行，则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；(3)由折射定律可知n.1.如图5所示，在测定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ABC的三棱镜，并确定AB和AC界面的位置.然后在棱镜的左侧画出一条直线，并在线上竖直插上两枚大头针P1和P2，再从棱镜的右侧观察P1和P2的像.图5(1)此后正确的操作步骤是_.
6、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以及P1和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5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若干条辅助线，如图6甲、乙所示.能够仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是图_(填“甲”或“乙”)，所测玻璃折射率的表达式n_(用代表线段长度的字母ED、FG表示).图6答案(1)BD(2)乙解析(1)此后正确的操作步骤是：插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像；插上大头
7、针P4，使P4挡住P1、P2的像和P3，选项B、D正确.(2)能够仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是题图乙，n.考点二拓展创新实验例2某同学测量玻璃砖的折射率，准备了下列器材：激光笔、直尺、刻度尺、一面镀有反射膜的平行玻璃砖.如图7所示，直尺与玻璃砖平行放置，激光笔发出的一束激光从直尺上O点射向玻璃砖表面，在直尺上观察到A、B两个光点，读出OA间的距离为20.00 cm，AB间的距离为6.00 cm，测得图中直尺到玻璃砖上表面的距离d110.00 cm，玻璃砖厚度d24.00 cm，则该玻璃的折射率n_，光在该玻璃中传播速度v_ m/s(光在真空中传播速度c3.0108 m/s
8、，结果均保留两位有效数字).图7答案1.22.5108解析作出光路图如图所示，根据几何知识可得入射角i45，设折射角为r，则tan r，故折射率n1.2，故v2.5108 m/s.2.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置和圆弧状玻璃砖轮廓，如图8甲所示，其中O为两圆弧圆心，图中已画出经过P1、P2点的入射光线.图8(1)在图上补画出光路.(2)
9、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)为了保证在得到出射光线，实验过程中，光线在的入射角应适当_(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，画出如图乙所示的图象，由图象可知该玻璃的折射率n_.答案(1)见解析图(2)见解析图(3)(4)小一些(5)1.5解析(1)连接P3、P4与交于一点，此交点即为光线从玻璃砖中射出的位置；P1、P2的连线与的交点即为光线进入玻璃砖中的位置；连接两点即可作出玻璃砖中的光路.(2)连接O点与光线在上的入射点即为法线，作出入射角i和折射角r.(3)由折射定律可得n.(4)为了保证能在 上有出射光线，实验过程中应使入射角适当小一些，才不会使光线在上发生全反射.(5)图线斜率kn1.5.
