1、第59讲 实验十二测定玻璃的折射率考情剖析考查内容考纲要求考查年份考查详情能力要求实验、探究：测定玻璃的折射率实验储备一、实验目的1 理解用插针法测定玻璃折射率的原理.2学会测定玻璃的折射率的实验方法.二、实验器材玻璃砖、白纸、木板、大头针（四枚）、图钉（四枚）、量角器、三角板（或直尺）、铅笔.三、实验原理用插针法确定光路，找出跟入射线相对应的折射线；用量角器测出入射角i和折射角 根据折射定律计算出玻璃的折射率n=sin 四、实验步骤2 把白纸用图钉钉在木板上；3 在白纸上画一条直线的作为界面，画一条线段AO作为入射光线，并过0点画出界 面N的法线NN-如图所示；4 .把长方形的玻璃砖放在白纸
2、上，使它的一个边跟面对齐，并画出玻璃砖的另一个边 附；5 在Ao线段上竖直地插上两枚大头针Pi和P2;6 在玻璃砖的bb，一侧竖直地插上大头针P3,用眼睛观察，调整视线，要使P3能同时挡 住Pl和?2的像；7 同样地在玻璃砖的bb，一侧再竖直地插上大头针P4,使P4能挡住P3本身和PI和P2 的像；8 记下P3和P4的位置，移去玻璃砖和大头针，过P3和P4作直线OrB与bb咬于0、连 接Oer, C）Cr就是玻璃砖内的折射光线，入射角i=NN0A,折射角r=NCONl9 用量角器量出入射角和折射角的度数；10 从三角函数表中查出入射角和折射角的正弦值，记入自己设计的表格里；10 用上面的方法分
3、别求出入射角是30、45、60时的折射角，查出入射角i=NN0A 和折射角r= NCTON的正弦值；11 算出不同入射角时空的值比较一下，看它们是否接近一个常数，求出几次实验中 sn所测空的平均值，这就是玻璃砖的折射率.sin 五、数据处理数据处理的另一种方法：如图所示，以Oi为圆心以任意长为半径（半径要尽可能长些约 IoCa）画圆交入射光线AOl于M点、交折射光线OlO于P点，过M、P作NN的垂线MK、 PQ，贝Un=需，据此可知，用刻度尺测出MK、QP的长度，即可求出折射率n.六、误差分析误差的主要来源：1 确定入射光线、出射光线时的误差.故入射侧、出射侧所插两枚大头针间距离宜大点.2 测
4、量入射角与折射角时的误差.故入射角不宜过小，但入射角也不宜过大，过大则反 射光较强，出射光较弱.七、注意事项1 玻璃砖要厚，用手拿玻璃砖时，只能接触玻璃毛面或棱，严禁用玻璃砖当尺子画界面;2 入射角应在30到60之间；3大头针要竖直插在白纸上，且玻璃砖每一侧两枚大头针Pl与P2间、P3与P4间的距离 应尽量大一些，以减小确定光路方向时造成的误差；4 玻璃砖的折射面要画准；5 由于要多次改变入射角重复实验,所以入射光线与出射光线要一一对应编号以免混乱.技能优化释难答疑的金钥匙【典型例题11 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，如图甲所示.(1)在图中画出完整的光路
5、图；厂口 口 口 口 I I B7(2)对你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，如图乙所示.图中Pl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(选填A”或B”).【典型例题2 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，如图所示.在一圆盘上，过其圆心。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Pi、P2并保持Pi、Pz位置不变，每次测 量时让圆盘的下半部分竖
6、直进入液体中，而且总使得与直径BC相平，EF作为界面的法线， 而后在图中右上方区域观察Pi、P2的像，并在圆周上插上大头针P3,使P3正好挡住Pi、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，贝IJ：若NAOF=30 ,0P3与OC的夹角为30 ,则P3处所对应的折射率的值为.(2)图中P3、P4两位置中(选填中3或“P)处所对应的折射率大.(3)作AO的延长线交圆周于K, K处所对应的折射率值应为.(4)若保持NAOF=30不变，用该装置能测量的最大折射率的值不超过.【典型例题3 在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中
7、甲、乙、丙三位同学在纸上 画出的界面ab、Cd与玻璃砖位置的关系分别如图、和所示，其中甲、丙同学用的是矩 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ab、Cd为界面画光路 图.则甲同学测得的折射率与真实值相比(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)， 乙同学测得的折射率与真实值相比(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)，丙同学 测得的折射率与真实值相比.当堂检测1.如图所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率.在平铺的白纸上垂直纸面插大头针Pl、P2确定入射光线，并让入射光线过圆心O,在玻璃砖(图中实线部分）另一侧垂直纸面插大头针P3,使P3挡住Pi、P2的像，连接0P3
8、图中MN为分界线，虚线半圆与玻璃砖对称，B、C分别是入射光线、折射光线与圆的交点，AB、CD均垂直于法线并分别交法线于A、D点.第1题图（1）设AB的长度为Ii, AO的长度为b，CD的长度为b，DO的长度为I4,为较方便地 表示出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量，则玻璃砖的折射率可表示为.（2）该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以0为圆心顺时针转过一小角度，由此测得 玻璃砖的折射率将（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）.2 某同学用半圆形玻璃砖测定玻璃的折射率，如图所示.实验的主要过程如下： 第2题图A.把白纸用图钉钉在木板上，在白纸上作出直角坐标系xy,在白纸上画一条线段AO 表示入射光
9、线.B 把半圆形玻璃砖M放在白纸上，使其底边aa与OX轴重合.C 用一束平行于纸面的激光从y0区域沿y轴负方向射向玻璃砖，并沿X轴方向调整 玻璃砖的位置，使这束激光从玻璃砖底面射出后，仍沿y轴负方向传播.。在AO线段上竖直地插上两枚大头针Pi、P2.在坐标系y0方向侧移了一些, 这将导致所测的玻璃折射率与其真实值相比.（选填“偏大”、“不变”或“偏小”）（2）若实验中该同学在y0方向侧移了一 些，导致测量的以偏大，以偏小，所以玻璃的折射率的测量值与真实值相比偏大；(2)在yVO的区域内，从任何角度都无法透过玻璃砖看到P、P2,说明光线AO在界面 上发生了全反射.应该减小光线AO的入射角.3 -
10、1.2 2.5XlO8【解析】作出光路图如图所示，根据几何知识可得入射角1=45 , 折射角r=37 ,故折射率=黑心1.2,故O=E=2.5 X 1()8 ms.第3题图选K爹3 53 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0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距离d = 10.00 cm,玻璃砖厚度d2=4.00 cm.玻璃的折射率n=,光在玻璃中传播速度V=加s（光在真空中传播速度C =3.0103 * * * * 8mly,结果均保留两位有效数字）.第3题图
