第四章 2. 学生实验：测定玻璃的折射率
测量玻璃折射率实验报告
测量玻璃折射率实验报告测量玻璃折射率实验报告引言本实验旨在通过测量玻璃的折射率，探究光在介质中传播的规律，加深对光学基础知识的理解。
实验原理当光线从一种介质进入另一种介质时，会发生折射现象。
根据斯涅尔定律，入射角和折射角之间的正弦值成一定比例。
即：n1sinθ1=n2sinθ2，其中n1和n2分别为两种介质的折射率。
实验仪器本实验所需仪器有：光源、凸透镜、凸面镜、半圆筒玻璃罩、白纸和直尺等。
实验步骤1. 将半圆筒玻璃罩放置在白纸上，并在其内侧涂上一层黑色颜料。
2. 连接好光源和凸透镜，并将凸透镜放置在半圆筒玻璃罩外侧。
3. 调整凸透镜位置，使其能够发出平行光线并经过半圆筒玻璃罩内侧的黑色颜料。
4. 在半圆筒玻璃罩外侧放置凸面镜，并调整其位置，使反射光线能够与入射光线重合。
5. 在白纸上观察到的反射光线和折射光线的交点即为入射角和折射角的交点。
利用直尺测量该交点到法线的距离，即可得到折射角。
6. 通过测量入射角、折射角和两种介质之间的距离，计算出玻璃的折射率。
实验结果与分析通过多组实验数据计算得出玻璃的平均折射率为1.52。
这与玻璃的标准折射率相符合。
实验误差分析本实验中可能存在的误差主要包括凸透镜位置不准确、反射光线和折射光线不精确地重合以及测量距离时读数不准确等。
这些误差会对最终结果产生一定影响。
实验结论本实验通过测量玻璃的折射率，验证了斯涅尔定律，并加深了对光学基础知识的理解。
同时，也展示了实验中可能存在的误差，提醒我们在进行实验时要注意准确测量和控制误差。
参考文献[1] 《大学物理实验指导》[2] 《物理实验教程》。
4-1-2 实验：测定玻璃的折射率 课件-高二上学期物理人教版(2019)选择性必修第一册
两光学面的间距稍微大些，其他操作正确
上述几位同学的操作，对玻璃折射率的测定结果没有影
AB
响的是__________(填写选项前的字母)。
(2)在用插针法测玻璃砖折射率的实验中，已确定好入射方向AO，插了两枚大头针P1和P2，如
B
图所示(①②③是三条直线)。在以后的操作说法中你认为正确的是__________。
的像，调整视线让P2挡住P1的像。再在另一侧竖直插上两枚大头针P3、
P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P2、P1的像，记下P3、P4位置；
（5）移去大头针和玻璃砖，过P3、P4所在处作直线DC与a′交于O′（作为
实际出射点），直线O′D代表沿AO方向的入射光通过玻璃砖后的传播方向；
（6）连接OO′，入射角1=∠AON ，折射角2＝ ∠N′OO′，用量角器量
射角θ2作出sinθ1-sinθ2图像，如图所示，则下列判断正确的是（ AC ）
A．他做实验时，研究的是光从空气射入玻璃的折射现象
B．玻璃的折射率为0.67
C．玻璃的折射率为1.5
D．他做实验时，研究的是光从玻璃射入空气的折射现象
【例2】某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率,实验后留下的
痕迹如图所示,设AB的长度为l1,AO的长度为l2,CD的长度为l3,DO的长
A．在bb′侧调整观察视线，另两枚大头针P3和P4可能插在③线上
B．保持O点不动，减小入射角，在bb′侧调整观察视线，另两枚大头针P3和P4可能插在①线上
C．保持O点不动，增大入射角，在bb′侧调整观察视线，看不清P1和P2的像，这可能是光在
bb′侧面发生全反射
谢谢 再见！
2.学生实验：测定玻璃的折射率
说课稿实验：测玻璃砖的折射率各位评委、老师：大家好！我是地区实验中学高中物理教师卢桦静。
今天我说课的题目是：实验-测玻璃砖的折射率我的说课内容分为五部分：一、教材分析；二、目标和重难点分析；三、学情和教法分析；四、教学过程；五、反思和改进。
第一部分：教材分析1、实验在课本中的位置：本节实验课是人民教育出版社普通高中物理选修3-4第十三章第一节“光的反射和折射”中的一个实验。
在学习了折射率之后，通过实验测介质的折射率，让学生体会理论学习在实际中的引用。
2、在考纲中的位置：该实验是高考大纲选修3-4中要求学生独立完成的实验之一，根据考纲要求学生要明确实验目的、理解实验原理和方法、会使用仪器、处理数据、得出结果。
3、高考的考察方向，在历年的高考试题中，该实验多以实验现象分析和计算折射率的考察为主：这就要求学生要会分析不当操作带来的错误结果、通过该实验的学习提升学生的实验能力，会分析计算其他形状介质的折射率。
第二部分：目标及重难点分析教学目标分析（一）知识与技能：1、明确实验目的、理解实验原理和方法。
2、学会观察分析实验现象，记录处理实验数据、得出结论。
3、掌握实验过程、能分析误差和注意事项。
（二）过程与方法：1、学会使用插针法确定光路，并能正确画出光路图。
2、会用查表法、单位圆法处理数据，计算得出玻璃砖的折射率。
（三）情感态度价值观：通过教师引导、学生动手完成实验，培养学生观察现象、分析处理数据和动手实践能力。
重难点分析（一）教学重点：1、理解实验原理和方法（折射率公式）。
2、掌握实验过程（插针法、光路图）。
3、处理实验数据（查表法和单位圆法）（二）教学难点：1、分析实验误差和错误，总结实验过程中的注意事项。
第三部分：学情和教法分析根据我校学生的实际情况分析如下：1、知识基础：该实验是在学生学习了“光的反射和折射”之后安排的，学生已经掌握了光的折射率的相关知识、具有理解实验原理、会画折射光路图、能计算折射率的知识基础。
《实验：测定玻璃的折射率》 讲义
《实验：测定玻璃的折射率》讲义一、实验目的测定玻璃的折射率，加深对光的折射定律的理解。
二、实验原理当光线从空气射入玻璃时，入射角 i 与折射角 r 满足折射定律：n＝ sin i ／ sin r ，其中 n 为玻璃的折射率。
通过测量入射角和折射角，利用上述公式即可计算出玻璃的折射率。
三、实验器材玻璃砖、白纸、大头针、直尺、铅笔、量角器。
四、实验步骤1、把白纸平铺在木板上，用铅笔在白纸上画一条直线 aa' 作为界面，过 aa' 上的一点 O 画出界面的法线 NN' 。
2、把玻璃砖平放在白纸上，使玻璃砖的一个长边跟 aa' 对齐，并使玻璃砖的折射面与白纸表面垂直。
3、在玻璃砖的另一侧观察，插上两枚大头针 P1 和 P2 ，使 P1 和P2 的针尖大致在同一直线上，且与玻璃砖的棱边距离相等。
4、眼睛在玻璃砖另一侧透过玻璃砖观察大头针 P1 和 P2 ，调整视线方向，直到 P2 挡住 P1 的像，再在观察一侧插上大头针 P3 ，使 P3挡住 P1 和 P2 的像。
5、用同样的方法插上大头针 P4 ，使 P4 挡住 P3 及 P1 和 P2 的像。
6、移去玻璃砖和大头针，过 P3 和 P4 作直线 O'B 交 aa' 于 O' 点，连接 OO' ，OO' 就是折射光线的方向。
用量角器测量入射角 i 和折射角r 。
7、改变入射角，重复上述步骤，多测几组入射角和折射角的数据。
五、数据处理1、计算每次实验中入射角的正弦值 sin i 和折射角的正弦值 sin r 。
2、求出 sin i 和 sin r 的比值，取平均值，即为玻璃的折射率 n 。
六、注意事项1、玻璃砖应选用宽度较大的，以减小测量角度的误差。
2、插针时应使针脚尽量竖直，且间距适当大些，便于准确确定光路。
3、入射角不宜过大或过小，一般在 30°至 60°之间为宜，过大或过小都会使测量误差增大。
高中物理 第四章 光的折射 2 学生实验：测定玻璃的折射率学案 教科版选修34
2 学生实验：测定玻璃的折射率[学习目标] 1.通过实验了解平行玻璃砖的光学性质.2.会用“插针法”测定玻璃砖的折射率.一、实验：测定玻璃的折射率 1.实验原理用插针法确定光路，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，根据折射定律，便可求出玻璃的折射率. 2.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. 3.实验步骤(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直线aa ′作为分界面，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i 适当大些.如图1所示.图1(3)在AO 线上竖直地插两枚大头针P 1、P 2，在白纸上放上被测玻璃砖，使玻璃砖的一个面与aa ′重合.(4)用直尺画平行于玻璃砖另一侧面的一条直线bb ′.(5)在玻璃砖的bb ′一侧白纸上竖直地插一枚大头针P 3，调整视线，同时移动大头针P 3的位置，当P 3恰好能同时挡住玻璃砖aa ′一侧所插的大头针P 1、P 2的像时，把大头针P 3插好. (6)在玻璃砖bb ′一侧再竖直地插一枚大头针P 4，使P 4能挡住P 3本身，同时也能挡住P 1、P 2的像.(7)记下P 3、P 4的位置，移去玻璃砖，拔去大头针，过P 3、P 4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r . (8)用量角器量出入射角i 和折射角r 的大小.(9)改变入射角i ，重复上面的步骤再做三、四次，量出相应的入射角和折射角. (10)算出不同入射角时sin i sin r的值，求出几次实验中的平均值就是玻璃的折射率.4.数据处理(1)计算法：把上述实验数据分别由n ＝sin isin r 计算出n 1、n 2、n 3、…，求出平均值即为玻璃砖折射率的测量值.(2)图像法：因sin i ＝n sin r ，所以可把上面的数据以sin r 值为横坐标、以sin i 值为纵坐标，建立直角坐标系，如图2所示.描数据点，过数据点连线得一条过原点的直线.求解图线斜率，设斜率为k ，则n ＝k .图2(3)单位圆法：过入射点画出玻璃砖界面的法线NN ′，以入射点B 为圆心，适当长度为半径画圆，入射光线、折射光线与圆周交于A 和C ，由点A 、C 向法线作垂线，分别交法线NN ′于A ′、C ′点，如图3所示.测出垂线的长度AA ′和CC ′，则玻璃砖的折射率可表示为n ＝AA ′CC ′.图35.注意事项(1)轻拿轻放玻璃砖，手只能接触玻璃砖的毛面或棱，不能触摸光洁的光学面.严禁把玻璃砖当直尺使用.(2)实验过程中，玻璃砖在纸面上的位置不可移动.(3)大头针P 1与P 2、P 3与P 4的间距要适当地大些，以减小确定光线方向时出现的误差. (4)实验时入射角不能太小(接近零度)，否则会使测量误差加大；也不能太大(接近90°)，否则会不易观察到P 1、P 2的像. 二、光的色散现象1.色散：白光实际上是由各种单色光组成的复色光.复色光在通过透明介质以后分解成单色光的现象叫做色散.2.同一种介质对不同颜色的光的折射率是不同的.在各种色光中介质对紫光折射率最大，表示紫光在介质中传播的速度最小.一、实验：测定玻璃的折射率例1 在用三棱镜测定玻璃折射率的实验中，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧垂直白纸插入两枚大头针P 1和P 2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P 1的像被P 2挡住，接着在眼睛所在的一侧垂直白纸插两枚大头针P 3、P 4，使P 3挡住P 1、P 2的像，P 4挡住P 3和P 1、P 2的像，在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图4所示.图4(1)在本题的图上画出所需的光路；(2)为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量的量是________，________，在图上标出它们； (3)计算折射率的公式是________. 答案 见解析解析 (1)如图所示，画出通过P 1、P 2的入射光线，交AC 面于O ，画出通过P 3、P 4的出射光线交AB 面于O ′.则光线OO ′就是入射光线P 1P 2在三棱镜中的折射光线.(2)过O 点作AC 面的法线，在所画的图上注明入射角θ1和折射角θ2，用量角器量出θ1和θ2. (3)n ＝sin θ1sin θ2.测定玻璃折射率的基本思路1.确定一条从空气斜射入玻璃(或者从玻璃斜射入空气)的光路.2.通过作图确定入射角和折射角.3.由折射率的定义式n ＝sin isin r 计算出玻璃的折射率.例2 在“测定玻璃的折射率”实验中：(1)为了取得较好的实验效果，其中正确的是________. A.必须选用上下表面平行的玻璃砖 B.选择的入射角应尽量小些 C.大头针应垂直地插在纸面上D.大头针P 1和P 2及P 3和P 4之间的距离适当大些(2)甲同学在画界面时，不小心将两界面aa ′和bb ′间距画得比玻璃砖宽度大些，如图5所示，则他测得的折射率________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)(3)乙同学在量入射角和折射角时，由于没有量角器，在完成了光路图以后，以O 点为圆心，OA 为半径画圆，交OO ′延长线于C 点，过A 点和C 点作垂直法线的直线分别交于B 点和D点，如图6所示，则他只需要测量________，就可求出玻璃的折射率n ＝________.图5 图6答案 (1)CD (2)偏小 (3)AB 、CD 的长度ABCD解析 (1)用插针法测定玻璃的折射率时，玻璃砖上、下表面不一定要平行，故A 错误；为了减小测量的相对误差，选择的入射角适当大些，效果会更好，故B 错误；为了准确确定入射光线和折射光线，大头针应垂直地插在纸面上，故C 正确；大头针P 1和P 2及P 3和P 4之间的距离适当大些时，引起的角度误差会减小，效果会好些，故D 正确.(2)如图，实线是真实的光路图，虚线是玻璃砖宽度画大后的光路图.由图看出，在这种情况下测得的入射角不受影响，但测得的折射角比真实的折射角偏大，因此测得的折射率偏小.(3)根据折射定律得，折射率n ＝sin ∠AOB sin ∠DOC ＝ABR CD R＝ABCD，可知需要测量AB 、CD 的长度.例3 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P 1、P 2，然后在玻璃砖的另一侧观察，调整视线使P 1的像被P 2的像挡住，接着在眼睛所在的一侧竖直插两枚大头针P 3和P 4，使P 3挡住P 1和P 2的像，P 4挡住P 3以及P 1和P 2的像，在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓，如图7甲所示，其中O 为两圆弧圆心，图中已画出经P 1、P 2点的入射光线.图7(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)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像，由图像可知该玻璃的折射率n ＝________. 答案 (1)见解析图 (2)见解析图 (3)sin i sin r(4)1.5解析 (1)连接P 3、P 4与CD 交于一点，此交点即为光线从玻璃砖中射出的位置，由于P 1、P 2的连线与AB 的交点即为光线进入玻璃砖的位置，连接两交点即可作出玻璃砖中的光路，如图所示(2)连接O 点与光线在AB 上的入射点即为法线，作出入射角和折射角如图中i 、r 所示. (3)由折射定律可得n ＝sin isin r.(4)题图乙图像的斜率k ＝sin isin r ＝n ，由题图乙可知斜率为1.5，即该玻璃的折射率为1.5.二、折射时的色散如图8所示，白光通过棱镜折射后，由上到下的色光顺序为：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫，这说明：图8(1)射出棱镜的光线与入射光线方向的夹角叫通过棱镜的偏向角，如图所示，白光色散时，红光的偏向角最小，紫光的偏向角最大，说明同种玻璃对不同色光的折射率是不同的. (2)根据n ＝cv可知：在同种介质中折射率大的速度小，各种色光在同种介质中的速度从小到大排序依次为v 紫＜v 靛＜…＜v 橙＜v 红，即红光的速度最大，紫光的速度最小.例4 如图9所示，从点光源S 发出的一细束白光以一定的角度入射到三棱镜的表面，经过三棱镜的折射后发生色散现象，在光屏的ab 间形成一条彩色光带.下面的说法中正确的是( )图9A.a 侧是红色光，b 侧是紫色光B.在真空中a 侧光的波长小于b 侧光的波长C.三棱镜对a 侧光的折射率小于对b 侧光的折射率D.在三棱镜中a 侧光的传播速度大于b 侧光的传播速度 答案 B解析 红光的折射率小于紫光的折射率，经过三棱镜，红光的偏折角小于紫光的偏折角，则a 侧是紫色光，b 侧是红色光，A 错；由题图知a 侧光的偏折角大，三棱镜对a 侧光的折射率大，a 侧光的波长短，B 对，C 错；三棱镜对a 侧光的折射率大，由v ＝c n知，在三棱镜中a 侧光的传播速度小于b 侧光的传播速度，D 错.1.同一介质对不同的色光有不同的折射率，介质对频率大、波长短的光折射率大，按折射率从小到大依次排列为：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫.2.在同一介质中，不同色光的传播速度不同，红光的折射率小，传播速度大；紫光的折射率大，传播速度小.1.(实验：测定玻璃的折射率)(多选)在做“测定玻璃的折射率”的实验时，下列关于实验要求的叙述正确的是( ) A.玻璃砖的宽度宜大些 B.大头针应垂直地插在纸面上C.每边的两个大头针的距离近些容易观察D.在插P4时，只要挡住P3的光线就行，与P1、P2无关答案AB解析玻璃砖宽度大些，入射光、出射光与界面的交点偏移距离大，便于画图和测量.大头针垂直插在纸面上可减小误差.每边的两个大头针的距离过近，确定入射光线和出射光线的位置时误差较大，在插P4时要挡住P3和P1、P2的像，与P1、P2有关，故A、B正确.2.(折射中的色散)如图10所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，变为a、b两束单色光.如果光束b是蓝光，则光束a可能是( )图10A.红光B.黄光C.绿光D.紫光答案 D解析由题图可知，可见光穿过玻璃砖后，发生了色散，其中a光的侧移距离大于b光的侧移距离，说明玻璃对a光的折射率大于玻璃对b光的折射率，同种介质对红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光的折射率依次增大，由于b光是蓝光，故只有D选项符合题意.3.(实验：测定玻璃的折射率)在用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中，其实验光路如图11所示.图11(1)在实验中，如果用量角器分别量出入射角θ1和折射角θ2，那么，该玻璃砖的折射率的表达式为n＝______.(2)在实验数据的处理中，有两位同学各设计了一个记录表格，而且都已完成了计算，根据他们设计的表格所反映的信息，判断他们的论证做得是否正确.甲同学设计的表格是乙同学设计的表格是上述两位同学做得正确的是________(填“甲”或“乙”)(3)若甲在做测定玻璃的折射率的实验时，法线画得与界面不垂直，出现如图12(a)所示的倾斜；若乙在放置玻璃砖时，玻璃砖的平面没有与aa ′重合，出现如图(b)所示的偏差，则他们测得的折射率比真实值________.图12A.甲、乙均偏小B.甲、乙均偏大C.甲偏大、乙偏小D.甲偏小、乙偏大 答案 (1)sin θ1sin θ2(2)甲 (3)A解析 (1)根据光的折射定律可知：n ＝sin θ1sin θ2.(2)为了减小测量的偶然误差，必须采用多次测量取平均值的方法.由于每次测量时，入射角不同，折射角不同，入射角和折射角取平均值没有意义，而介质的折射率仅由介质的性质决定，是不变的，所以应根据每一个入射角及对应的折射角，运用折射定律求出折射率，再求出折射率的平均值，可有效减小测量的误差，故甲同学做得正确.(3)题图(a)测得的入射角和折射角都偏大，而且增大相同的角度，玻璃砖的折射率为：n ＝sin isin r，运用特殊值法分析： 若法线与界面垂直时，入射角为i ＝45°，折射角为r ＝30°，则折射率为n ＝sin i sin r ＝sin45°sin30°＝2≈1.41.若法线与界面不垂直时，入射角与折射角都增大15°，则折射率为n ′＝sin (45°＋15°)sin (30°＋15°)＝62≈1.22， 可见，甲的测量值将偏小.出现题图(b)所示的偏差时测量的入射角i 和折射角r 都增大，而且增大相同的角度，与(a)情况恰好相同，故测量值将偏小，故A 正确，B 、C 、D 错误.1.(多选)在用两面平行的玻璃砖测定玻璃的折射率的实验中，其实验光路图如图1所示，对实验中的一些具体问题，下列说法正确的是( )图1A.为了减小作图误差，C 和D 的距离应适当取大一些B.为了减小测量误差，A 、B 连线与法线NN ′的夹角应适当大一些C.若A 、B 的距离较大时，通过玻璃砖会看不到A 、B 的像D.若A 、B 连线与法线NN ′间夹角过大时，有可能在bb ′一侧看不清A 、B 的像 答案 ABD解析 实验时，应尽可能将大头针竖直插在纸上，且A 与B 之间、B 与O 之间、C 与D 之间、C 与O ′之间距离要稍大一些，入射角i 应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角也不宜太大，故选A 、B 、D.2.(多选)某同学做测定玻璃的折射率实验时，用他测得的多组入射角i 与折射角r ，作出sin i －sin r 图像如图2所示，下列判断中正确的是( )图2A.他做实验时，光线是由空气射入玻璃的B.玻璃的折射率为0.67C.玻璃的折射率为1.49D.当测得入射角为60°时，则折射角为30° 答案 AC解析 由题图可知入射角大于折射角，故选项A 对.任何介质的折射率都大于1，故选项B 错.由折射率公式n ＝sin i sin r ，可得n ＝10.67≈1.49，故选项C 对.由n ＝sin i sin r 得sin r ＝sin60°1.5＝33，r≠30°，故选项D错.3.(多选)白光通过三棱镜发生色散现象，下列说法正确的是( )A.白光是由不同频率的光组成的B.棱镜材料对各种色光的折射率不同C.棱镜对红光的折射率大，对紫光的折射率小D.出现色散现象是由于棱镜改变了颜色答案AB解析从红光到紫光，频率越来越大，棱镜对其的折射率也越来越大，A、B正确.4.如图3，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b，波长分别为λa、λb，该玻璃三棱镜对单色光a、b的折射率分别为n a、n b，则( )图3A.λa＜λb，n a＞n bB.λa＞λb，n a＜n bC.λa＜λb，n a＜n bD.λa＞λb，n a＞n b答案 B解析由题图知，三棱镜对b光的折射率较大，所以n a＜n b.又因为光的频率越大，介质对光的折射率就越大，故b光的频率大于a光的频率，又根据c＝λf，所以b光的波长小于a 光的波长，即λa＞λb，所以B正确，A、C、D错误.5.(多选)如图4所示，截面为△ABC的玻璃直角三棱镜放置在空气中，宽度均为d的紫、红两束光垂直照射三棱镜的一个直角边AB，在三棱镜的另一侧放置一平行于AB边的光屏，屏的距离远近可调，在屏上出现紫、红两条光带，可能是( )图4A.紫色光带在上，红色光带在下，紫色光带较宽B.紫色光带在下，红色光带在上，紫色光带较宽C.红色光带在上，紫色光带在下，红色光带较宽D.红色光带在下，紫色光带在上，红色光带较宽答案CD解析由于玻璃对紫光的折射率大于对红光的折射率，故紫光和红光经过棱镜后光路如图所示.在光屏由近及远移动过程中，可能是红色光带在上，紫色光带在下，也可能是红色光带在下，紫色光带在上，但红色光带始终较宽，故选项C、D对，A、B错.6.虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的，可用白光照射玻璃球来说明.两束平行白光照射到透明玻璃球后，在水平的白色桌面上会形成MN和PQ两条彩色光带，光路如图5所示.M、N、P、Q点的颜色分别为( )图5A.紫、红、红、紫B.红、紫、红、紫C.红、紫、紫、红D.紫、红、紫、红答案 A解析玻璃对红光的折射率最小，对紫光的折射率最大，由折射定律和反射定律可知M点为紫色，N点为红色，P点为红色，Q点为紫色，故A项正确.7.在用插针法测定玻璃折射率的实验中，甲、乙、丙三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6中①、②和③所示，其中甲、丙两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：图6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”).丙同学测得的折射率与真实值相比____________________________.答案偏小不变可能偏大、可能偏小、也可能不变解析用题图①测定折射率时，玻璃中折射光线偏折大了，所以折射角偏大，折射率偏小；用题图②测定折射率时，只要操作正确，与玻璃砖形状无关；用题图③测定折射率时，无法确定折射光线偏折的大小，所以测得的折射率可能偏大、可能偏小、也可能不变.8.用“插针法”测定透明半圆柱玻璃砖的折射率，O 为玻璃截面的圆心，使入射光线跟玻璃砖的平面垂直，如图所示的四个图中P 1、P 2、P 3和P 4是四个学生实验插针的结果.(1)在这四个图中肯定把针插错了的是________.(2)在这四个图中可以比较准确地测出折射率的是________.计算玻璃的折射率的公式是________.答案 (1)AC (2)D n ＝sin r sin i解析 如图所示，将P 1P 2看做入射光线，P 3P 4看做出射光线，由题图知，入射光线与界面垂直，进入玻璃砖后，在玻璃砖内传播方向不变，由作出的光路图可知选项A 、C 错误；而选项B 中光路虽然正确，但入射角和折射角均为零，测不出折射率，只有选项D 能比较准确地测出折射率，角度如图，其折射率：n ＝sin r sin i .9.如图7甲，长方形玻璃砖的上下表面是磨砂面，前侧面是光学面，后侧面是镀银面，前后面间的距离为d ，现用圆规和直尺测定其折射率，主要操作如下：(俯视图如图乙)图7A.在木板上固定一张白纸，在白纸上画出一条直线ab ，并在适当位置作ab 的垂线ONB.利用圆规和直尺作∠aON 角平分线AOC.在AO 上的适当位置竖直固定两枚大头针P 1、P 2D.放上玻璃砖，使光学面的底线与ab 重合E.通过光学面观察P 1、P 2经镀银面成的像，并在视线上插一枚大头针P 3，使P 3挡住P 1、P 2的像；再插一枚大头针P 4，使P 4挡住P 3及P 1、P 2的像F.连接P 4P 3并延长与ab 交于O 1.(1)P 4、P 3连线与直线ab 的夹角为θ＝________.(2)若测得O 、O 1间的距离为l ，则该玻璃砖的折射率可表示为n ＝________.答案 (1)45° (2)2l 2＋8d 22l解析 (1)光线在O 点入射时入射角为45°，在ab 面上折射后，在镀银面上反射，可知在ab 上的折射角和反射后在ab 上的入射角相等，结合折射定律知，P 4、P 3连线与直线ab 的夹角为θ＝45°.(2)根据几何关系知，光线从O 点入射，在ab 面上的折射角的正弦sin α＝l2l 24＋d 2＝ll 2＋4d 2，根据折射定律得n ＝sin45°sin α＝22×l 2＋4d 2l ＝2l 2＋8d 22l. 10.(1)如图8所示，某同学在利用插针法测定玻璃砖折射率的实验中误将界面bb ′画得向内偏离玻璃砖边缘一段距离，但自己并未察觉.则他测得的折射率将________(填“大于”“等于”或“小于”)真实值.图8(2)如图9所示为某同学利用方格坐标纸测定半圆形玻璃砖折射率实验的记录情况，虚线为半径与玻璃砖相同的圆，在没有其他测量工具的情况下，只需由坐标纸即可测出玻璃砖的折射率.则玻璃砖所在位置为图中的________(填“上半圆”或“下半圆”)，由此计算出玻璃砖的折射率为________.图9答案 (1)大于 (2)上半圆 1.5解析 (1)如图所示，由光路图可知，当bb ′边向内偏离一段距离时，所得到的折射角偏小，则由n ＝sin i sin r得，折射率测量值偏大.(2)光从介质进入空气，折射角大于入射角，从空气进入介质，折射角小于入射角，可知玻璃砖所在的位置为题图中的上半圆，根据折射定律知，n ＝sin αsin β＝a R ∶b R ＝a b ＝64＝1.5. 11.由于实验室中矩形玻璃砖的数量不够，部分同学需改用直角三棱镜做“测定玻璃的折射率”的实验，实验步骤如下：a.如图10所示，先在一张白纸上作相互垂直的直线ab 、a ′b ′作为三棱镜的两个界面，并在直线上标出O ；图10b.标出P 3、P 4位置；c.将三棱镜放在白纸上，使短边跟ab 对齐，长边跟a ′b ′对齐；d.在长边a ′b ′的外侧透过三棱镜观察大头针P 1、P 2的像，调整视线方向，直到P 1的像完全被P 2挡住；e.在观察的这一侧插两枚大头针P 3、P 4，使P 3挡住P 1、P 2的像，P 4挡住P 1、P 2的像和P 3；f.在O 点作一垂直ab 的线段OA ，在OA 上垂直地插两枚大头针P 1、P 2；g.移去三棱镜和大头针，连接P 3、P 4，交a ′b ′于O ′，过O ′点作与a ′b ′垂直的直线MN ； h.作光路图，计算折射率n .(1)正确的实验步骤顺序为________________.(2)请在图中画出准确完整的光路图；(3)请根据图中所给数据，求出该玻璃的折射率n ＝________.答案 (1)afcdebgh (2)见解析图 (3) 2解析 (1)测定折射率时，先在白纸上作出三棱镜的边界，选定入射点，确定入射光线，然后把三棱镜放在白纸上，确定出折射光线；撤去三棱镜，作出光路图，求出入射角与折射角，根据折射率的定义式求出折射率，因此合理的实验步骤是：afcdebgh.(2)光路图如图所示：(3)由几何知识可知，β＝30°，α＝45°，玻璃的折射率n ＝sin αsin β＝sin45°sin30°＝ 2. 12.某同学在测定一厚度均匀的圆形玻璃的折射率时，先在白纸上作一与圆形玻璃同半径的圆，圆心为O ，将圆形玻璃平放在白纸上，使其边界与所画的圆重合.在玻璃一侧竖直插两枚大头针P 1和P 2，在另一侧再先后插两枚大头针P 3和P 4，使从另一侧隔着玻璃观察时，大头针P 4、P 3和P 2、P 1的像恰在一直线上.移去圆形玻璃和大头针后，在图11中画出：图11(1)沿P 1、P 2连线方向的入射光线通过圆形玻璃后的传播方向；(2)光线在玻璃内的传播方向；(3)过光线的入射点作法线，标出入射角i 和折射角r ；(4)写出计算玻璃折射率的公式.答案 见解析解析 (1)P 1P 2为入射光线，P 3P 4为通过圆形玻璃后的折射光线.(2)O 1O 2为入射光线P 1P 2在玻璃中的折射光线.(3)如图所示.(4)n ＝sin i sin r.。
实验：测定玻璃的折射率
实验：测定玻璃的折射率1．实验原理：用插针法找出与入射光线AO对应的出射光线O′B，确定出O′点，画出折射光线OO′，然后测量出角θ1和θ2，代入公式计算玻璃的折射率．2．实验器材：白纸、图钉、大头针、直尺、铅笔、量角器、平木板、长方形玻璃砖．3．实验过程：(1)铺白纸、画线．①如图所示，将白纸用图钉按在平木板上，先在白纸上画出一条直线aa′作为界面，过aa′上的一点O画出界面的法线MN，并画一条线段AO作为入射光线．②把玻璃砖平放在白纸上，使它的长边跟aa′对齐，画出玻璃砖的另一条长边bb′.(2)插针与测量．①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，调整视线的方向，直到P1的像被P2挡住，再在观察的这一侧依次插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P1、P2的像及P3，记下P3、P4的位置．②移去玻璃砖，连接P3、P4并延长交bb′于O′，连接OO′即为折射光线，入射角θ1＝∠AOM，折射角θ2＝∠O′ON.③用量角器测出入射角和折射角，查出它们的正弦值，将数据填入表格中．④改变入射角θ1，重复实验步骤，列表记录相关测量数据．4．数据处理：计算每次的折射率n，求出平均值n.5．注意事项(1)玻璃砖应选用厚度、宽度较大的．(2)大头针要插得竖直，且间隔要大些．(3)入射角不宜过大或过小，一般在15°～75°之间．(4)玻璃砖的折射面要画准，不能用玻璃砖界面代替直尺画界线．(5)实验过程中，玻璃砖和白纸的相对位置不能改变．1．用三棱镜做测定玻璃折射率的实验，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P3和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)在图上画出所需的光路．(2)为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量的量是__________，在图上标出它们．(3)计算折射率的公式是__________________．解析：(1)如图所示，画出通过P 1、P 2的入射光线，交AC 面于O ，画出通过P 3、P 4的出射光线交AB 面于O ′，则光线OO ′就是入射光线P 1P 2在三棱镜中的折射光线．(2)在所画的图上注明入射角θ1和折射角θ2，并画出虚线部分，用量角器量出θ1和θ2(或用直尺测出线段EF 、OE 、GH 、OG 的长度)．(3)根据折射率的定义可知n ＝sin θ1sin θ2⎝⎛ 或因为sin θ1＝EF OE ， sin θ2＝GH OG ，则n ＝EF OE GH OG ＝⎭⎫EF ·OG OE ·GH . 答案：(1)见解析 (2)θ1和θ2(或线段EF 、OE 、GH 、OG 的长度) (3)n ＝sin θ1sin θ2⎝⎛⎭⎫或n ＝EF ·OG OE ·GH 2．在“测定玻璃的折射率”的实验中，某同学经正确的操作，插好了4枚大头针P 1、P 2和P 3、P 4，如图所示．(1)在坐标线上画出完整的光路图，并标出入射角θ1和折射角θ2.(2)对你画出的光路图进行测量，求出该玻璃的折射率n ＝________(结果保留2位有效数字)．解析：(1)过P 1、P 2作直线与玻璃砖长表面交于O 点，过O 点作长表面的垂线EF ，即为过O 点的法线；过P 3、P 4作直线与玻璃砖短表面交于O ′点，过O ′点作短表面的垂线MN ，即为过O ′点的法线；连接O 、O ′两点；从P 1到P 4在三段线段上依次标出方向．如图所示．(2)根据图可知sin θ1＝222＋22＝22 sin θ2＝112＋1.752＝465 根据折射率公式得n ＝sin θ1sin θ2＝22465＝1308＝1.4 答案：(1)见解析 (2)1.43．(2016·福建晋江联考)在“测定玻璃折射率”的实验中，如图所示为所插四枚大头针的位置，aa ′为事先确定好的玻璃砖的其中一平行边，bb ′为准确操作时应画出的玻璃砖的另一平行边．(1)如果在实验过程中不小心将玻璃砖向上平移了一些，bb ′移到图中虚线①位置，而在作光路图时aa ′不变，则所测得的折射率将________(填“偏大”“偏小”或“不变”)；(2)若所使用的玻璃砖的bb ′边与aa ′不平行(如图虚线②所示)，其他操作无误，则所测得的折射率将________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．解析：(1)如果在实验过程中不小心将玻璃砖向上平移了一些，bb ′移到图中虚线①位置，而在作光路图时aa ′不变，作出光路图如图所示，测量得到的入射角没有变化，而折射角偏小，根据折射率公式n＝sin i sin r可知，所测得的折射率将偏大．(2)测折射率时，只要操作正确，与玻璃砖形状无关．所以若所使用的玻璃砖的bb′边与aa′不平行，其他操作无误，则所测得的折射率将不变．答案：(1)偏大(2)不变课时规范训练[基础巩固题组]1．(多选)已知介质对某单色光的临界角为θ，则()A．该介质对此单色光的折射率为1 sin θB．此单色光在该介质中传播速度为c sin θ(c为真空中光速) C．此单色光在该介质中的波长是真空中波长的sin θ倍D．此单色光在该介质中的频率是真空中的1 sin θ解析：选ABC.介质对该单色光的临界角为θ，它的折射率n＝1sin θ，A正确；此单色光在介质中的传播速度v＝cn＝c sin θ，B正确；波长λ＝vf＝c sin θc/λ0＝λ0sin θ，C正确；光的频率是由光源决定的，与介质无关，D错误．2．如图，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b，波长分别为λa、λb，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为n a、n b，则()A．λa＜λb，n a＞n bB．λa＞λb，n a＜n bC．λa＜λb，n a＜n bD．λa＞λb，n a＞n b解析：选B.由题图可知，在入射角相同的情况下，光线a的偏折程度小于光线b的偏折程度，因此光线a的折射率小于光线b的折射率，故选项A、D错误；由于折射率越大频率越高，因此光线a的频率小于光线b的频率，由c＝λν可知光线a的波长大于光线b的波长，选项B正确．3．某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n.如图甲所示，O是圆心，MN是法线，AO、BO分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径．该同学测得多组入射角i 和折射角r，作出sin i－sin r图象如图乙所示．则()。
测定玻璃的折射率实验教案
点拨（1）：测入射角和对应的折射角，有人将入射角i用三角板画出特殊角度30°、45°、60°，因取值范围在15°75°之间是可以的，但折射角的数值还是需要量角器来测量。
延长线上截取等长的线段GO和OC，为了减小误差，这线段应尽量大于10厘米，过G、G分别作法线MN的垂线GD和BC，用毫米刻度尺量出GD和BC的长度，则折射率n=GD/BC。
点拨（3）：如图1-3中图甲所示的OP线是一种理想状态，出现图线①则是因入射角i测量值偏大，折射角的测量值反而偏小；出现图线②则可能是因入射角的测量值偏小或折射角的测量值偏大。
从图象直观看出，光由真空（或空气）射入玻璃（或水）中，入射角、折射角以及它们的正弦值是可以改变的，且正弦值之比是个常数，这个常数对不同介质是不同的。
点拨（4）：实验对测量结果影响最大的是测量光在玻璃中折射角γ的误差，其误差主要来源是：①玻璃砖的宽度太窄。
②入射角i过大或入射角i过小。
③玻璃砖的两个平行的折射面未与两条平行轮廓线完全重合好。
或因玻璃砖移动，或因画线太粗。
④大头针离玻璃砖偏远，而大头针之间间距偏小。
实验中易混淆的是：入射角与法线的夹角（入射角）和入射线与界面的夹角。
易错的是：入射角与折射角的界面取错，因而代入公式n=sini/sinr的值算错。
易忘的是：大头针P3、P4的位置漏记。
[实验结论]3.对玻璃的入射光线取不同的入射角得到的玻璃的折射率是很接近的，在误差范围内，入射角的正弦跟折射角的正弦成正比。
实验变通变通（1）：器材不变，介质不变，形状变。
用一厚度均匀的圆形玻璃做测定玻璃的实验，其简要步骤如下：1.在白纸上做一个与圆形玻璃等半径的圆，定出圆心O，如图1-4所示。
2.将圆形玻璃平放在白纸上，使其边界与所画的圆重合。
3.在圆玻璃一侧竖直插上两枚大头针P1和P2。
4.在另一侧竖直插两枚大头针P3和P4，随P3、P4的方向，隔着玻璃观察大头针P3、P4和P2和P5.a.b.c.1.结论：从图′等于入射角变通（1.2.3.接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针4.5.在图1-6上画出所需光路得图1-7。
测定玻璃的折射率
高中物理实验报告
实验器材：木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、三角板、铅笔．
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
3．画出线段AO作为入射光线，并在
4．在白纸上放上玻璃砖，使玻璃砖的一条长边与直线
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，使挡住，然后在眼睛这一侧插上大头
针P3，使P3挡住
6．移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针
O′，连接O、
7．用量角器测量入射角
8．改变入射角，重复实验，算出不同入射角时的
实验注意事项：
1．玻璃砖应选用厚度、宽度较大的．
2．大头针应竖直地插在白纸上，且间隔要大些．
3．实验时入射角不宜过大或过小，一般在。
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2.学生实验:测定玻璃的折射率
课时过关·能力提升
1.测定玻璃的折射率时,为了减小实验误差,应该注意的是 ()
A.玻璃砖的宽度应大些
B.入射角应尽量小些
C.大头针应竖直地插在纸面上
D.大头针G1、G2及G3、G4之间的距离应适当大些
解析:玻璃砖的宽度大些,折射光线出射时侧移明显,便于插针和测量,减小误差,选项A正确.入射角小,则光在玻璃中的折射角更小,不便测量,选项B错误.大头针之间的距离适当大些,且竖直地插在纸面上,可使出射光线和折射光线定位准确,减小误差,选项C、D正确.
答案:ACD
2.某同学用插针法测定玻璃砖的折射率,他的实验方法和操作步骤正确无误.但他处理实验记录时发现玻璃砖的两个光学面aa'与bb'不平行,如图所示,则()
A.AO与O'B两条线平行
B.AO与O'B两条线不平行
C.他测出的折射率偏大
D.他测出的折射率不受影响
.在光线由bb'解析:如题图所示,在光线由aa'面进入玻璃砖发生的偏折现象中,由折射定律知n=sinα
sinβ
.若aa'与bb'平行,则i=β,因此α=r,此时入射光线AO与出射光线
射出玻璃砖的现象中,同理n=sinr
sini
O'B平行.若aa'与bb'不平行,则i≠β,因此α≠r,此时入射光线AO与出射光线O'B不平行,B正确.在具体测定折射率时,要求实验方法、光路均准确无误,折射率的测量值不受aa'与bb'是否平行的影响,D 正确.故正确选项为B、D.
答案:BD
3.用“插针法”测定透明半圆柱玻璃砖的折射率,O为玻璃砖截面的圆心,使入射光线跟玻璃砖的平面垂直,如图所示的四个图中G1、G2、G3和G4是四个学生实验插针的结果:
(1)在这四个图中肯定把针插错了的是.
(2)在这四个图中可以比较准确地测出折射率的是.
解析:(1)垂直射入半圆柱玻璃砖平面的光线,经玻璃砖折射后,折射光线不能与入射光线平行(过圆心的光线除外),A错.
(2)测量较准确的是D图,因B图的入射光线经过圆心,出射光线没有发生折射,C图的入射光线离圆心太近,射到圆界面上时,入射角太小不易测量,会产生较大的误差.
答案:(1)A(2)D
4.在利用插针法“测定玻璃的折射率”实验中,
(1)下列操作可以减小实验误差的是(填字母代号).
A.P1、P2及P3、P4之间的距离适当大些
B.选择平行玻璃砖进行实验
C.入射角适当大些
D.若有几块厚度不同的玻璃砖,应选用厚度较小的
(2)正确操作后,作出的光路图及测出的相关角度如图所示,此玻璃的折射率计算式为n=(用图中的α、β表示).
(3)同学在画界面时,不小心将两界面的间距画得比玻璃砖宽度略大,则测得的折射率(选填“偏大”“偏小”或“不变”).
解析:(1)大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些时,角度的测量误差会小些,故A正确;用插针法测定折射率时,玻璃砖上下表面不一定要平行,故B错误;为了减小测量的相对误差,选择的入射角应尽量大些,效果会更好,故C正确;若有几块厚度不同的玻璃砖,应选用厚度较大一些的,故D错误.
(2)由题图可知,入射角为90°-α,折射角为90°-β,
则由折射定律可知n=sin(90°-α)
sin(90°-β)=cosα
cosβ
.
(3)如图所示,实线表示实际的光路图,虚线表示乙同学画图时的光路图,入射角测量没有误差,而折射
角偏大,则根据折射定律n=sini
sinr
可知,测出的折射率n将偏小.
答案:(1)AC(2)cosα
cosβ
(3)偏小
5.某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率,所用的玻璃砖两面平行.正确操作后,作出的光路图及测出的相关角度如图所示.
(1)此玻璃的折射率计算式为n=(用图中的θ1、θ2表示);
(2)如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择,为了减小误差,应选用宽度(选填“大”或
“小”)的玻璃砖来测量.
解析:(1)根据折射率定义可知n=sin(90°-θ1)
sin(90°-θ2)=cosθ1
cosθ2
.(2)玻璃砖宽度大些,光线穿过时的侧移量就会大
些,折射角更准确,测量时误差会小些.
答案:(1)cosθ1
cosθ2
(2)大
6.如图所示,一直杆AB的一部分竖直插入装满某种透明液体的柱形容器中,眼睛从容器的边缘D 斜往下看去,发现直杆A端经液面反射的像恰好与B端经液体折射形成的像重合,已知AB=6.5 cm,AC=3 cm,CD=5 cm,该液体的折射率是.
解析:本实验光路图如图所示,则n=sinθ2
sinθ1
≈1.05.
答案:1.05。