(本欄目對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P293)實(shí)驗(yàn)十三測(cè)定玻璃的折射率目錄1核心知識(shí)·優(yōu)化增分2高分能力·突破瓶頸3課后提能演練

2.實(shí)驗(yàn)器材玻璃磚、白紙、木板、大頭針、圖釘、量角器（或圓規(guī)）、三角板、鉛筆.3.實(shí)驗(yàn)步驟（1）如圖乙所示，把白紙鋪在木板上.（2）在白紙上畫一直線aa'作為界面，過(guò)aa'上的一點(diǎn)O畫出界面的法線NN'，并畫一條線段AO作為入射光線.（3）把長(zhǎng)方形玻璃磚放在白紙上，并使其長(zhǎng)邊與aa'重合，再用直尺畫出玻璃磚的另一邊bb'.（4）在線段AO上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2.（5）從玻璃磚bb'一側(cè)透過(guò)玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像，調(diào)整視線的方向直到P1的像被P2的像擋住.再在bb'一側(cè)插上兩枚大頭針P3、P4，使P3能擋住P1、P2的像，P4能擋住P3本身及P1、P2的像.（6）移去玻璃磚，在拔掉P1、P2、P3、P4的同時(shí)分別記下它們的位置，過(guò)P3、P4作直線O'B交bb'于O'.連接O和O'、OO'就是玻璃磚內(nèi)折射光線的方向.∠AON為入射角，∠O'ON'

為折射角.（7）改變?nèi)肷浣?，重?fù)實(shí)驗(yàn).

5.注意事項(xiàng)（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)盡可能將大頭針豎直插在紙上，且P1和P2之間，P3和P4之間，P2與O，P3與O'之間距離要稍大一些.（2）入射角θ1不宜太大（接近90°），也不宜太?。ń咏?°）.若太大：反射光較強(qiáng)，出射光較弱.若太?。喝肷浣?、折射角測(cè)量的相對(duì)誤差較大.

例題

（2023年廣東卷）用某同學(xué)用激光筆和透明長(zhǎng)方體玻璃磚測(cè)量玻璃的折射率，實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：（1）將玻璃磚平放在水平桌面上的白紙上，用大頭針在白紙上標(biāo)記玻璃磚的邊界.（2）①激光筆發(fā)出的激光從玻璃磚上的M點(diǎn)水平入射，到達(dá)ef面上的O點(diǎn)后反射到N點(diǎn)射出.用大頭針在白紙上標(biāo)記O點(diǎn)、M點(diǎn)和激光筆出光孔Q的位置.②移走玻璃磚，在白紙上描繪玻璃磚的邊界和激光的光路，作QM連線的延長(zhǎng)線與ef面的邊界交于P點(diǎn)，如圖甲所示.甲

乙2.25

變式（2024年安徽卷）某實(shí)驗(yàn)小組做“測(cè)量玻璃的折射率”及拓展探究實(shí)驗(yàn).（1）為測(cè)量玻璃的折射率，按如圖所示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以下表述正確的一項(xiàng)是

.（填正確選項(xiàng)）

A.用筆在白紙上沿著玻璃磚上邊和下邊分別畫出直線a和a'B.在玻璃磚一側(cè)插上大頭針P1、P2，眼睛在另一側(cè)透過(guò)玻璃磚看兩個(gè)大頭針，使P2把P1擋住，這樣就可以確定入射光線和入射點(diǎn)O1.在眼睛這一側(cè)，插上大頭針P3，使它把P1、P2都擋住，再插上大頭針P4，使它把P1、P2、P3都擋住，這樣就可以確定出射光線和出射點(diǎn)O2C.實(shí)驗(yàn)時(shí)入射角θ1應(yīng)盡量小一些，以減小實(shí)驗(yàn)誤差B

（2）為探究介質(zhì)折射率與光的頻率的關(guān)系，分別用一束紅光和一束綠光從同一點(diǎn)入射到空氣與玻璃的分界面.保持相同的入射角，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出光路圖，并標(biāo)記紅光和綠光，如圖乙所示.此實(shí)驗(yàn)初步表明：對(duì)于同一種介質(zhì)，折射率與光的頻率有關(guān)，頻率越大，折射率越

（填“大”或“小”）.

大（3）為探究折射率與介質(zhì)材料的關(guān)系，用同一束微光分別入射玻璃磚和某透明介質(zhì)，如圖丙、丁所示.保持相同的入射角α1，測(cè)得折射角分別為α2、α3（α2<α3），則玻璃和該介質(zhì)的折射率大小關(guān)系為n玻璃

（填“>”或“<”）n介質(zhì).此實(shí)驗(yàn)初步表明：對(duì)于一定頻率的光，折射率與介質(zhì)材料有關(guān).

>

【解析】（1）在白紙上畫出一條直線a作為界面，把長(zhǎng)方體玻璃磚放在白紙上，使它的一個(gè)長(zhǎng)邊與a對(duì)齊，用直尺或者三角板輕靠在玻璃磚的另一長(zhǎng)邊，按住直尺或三角板不動(dòng)，將玻璃磚取下，畫出直線a'代表玻璃磚的另一邊，而不能用筆在白紙上沿著玻璃磚上邊和下邊分別畫出直線a和a'，A錯(cuò)誤；在玻璃磚一側(cè)插上大頭針P1、P2，眼睛在另一側(cè)透過(guò)玻璃磚看兩個(gè)大頭針，使P2把P1擋住，這樣就可以確定入射光線和入射點(diǎn)O1.在眼睛這一側(cè)，插上大頭針P3，使它把P1、P2都擋住，再插上大頭針P4，使它把P1、P2、P3都擋住，這樣就可以確定出射光線和出射點(diǎn)O2，B正確；實(shí)驗(yàn)時(shí)入射角θ1應(yīng)盡量大一些，但也不能太大（接近90°），以減小實(shí)驗(yàn)誤差，C錯(cuò)誤.

知識(shí)鞏固練1.（1）如圖所示，用插針?lè)y(cè)定玻璃磚折射率的實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法正確的是

（）A.若P1、P2的距離較大時(shí)，通過(guò)玻璃磚會(huì)看不到P1、P2的像B.為減少測(cè)量誤差，P1、P2的連線與法線NN'的夾角應(yīng)盡量小些C.為了減小作圖誤差，P3和P4的距離應(yīng)適當(dāng)取大些D.若P1、P2的連線與法線NN'夾角較大時(shí)，有可能在bb'面發(fā)生全反射，所以在bb'一側(cè)就看不到P1、P2的像（本欄目對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P440）C（2）在該實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)測(cè)得的入射角和折射角的正弦值畫出的圖線如圖，從圖線可知玻璃磚的折射率是

.

（3）該實(shí)驗(yàn)小組選取了操作正確的實(shí)驗(yàn)記錄，在白紙上畫出光線的徑跡，以入射點(diǎn)O為圓心作圓，與入射光線P1O、折射光線OO'的延長(zhǎng)線分別交于A、B點(diǎn)，再過(guò)A、B點(diǎn)作法線NN'的垂線，垂足分別為C、D點(diǎn)，如圖甲，則玻璃的折射率n=

；進(jìn)一步測(cè)得所需數(shù)據(jù)分別為1.68cm和1.12cm，則該玻璃磚的折射率數(shù)值為

.

1.5

1.5

（4）在用針插法測(cè)定玻璃磚折射率的實(shí)驗(yàn)中，甲、乙二位同學(xué)在紙上畫出的界面aa'、bb'與玻璃磚位置的關(guān)系分別如圖乙中①、②所示，其中甲同學(xué)用的是矩形玻璃磚，乙同學(xué)用的是梯形玻璃磚.他們的其他操作均正確，且均以aa'、bb'為界面畫光路圖.則甲同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比

（填“偏大”“偏小”或“不變”）；乙同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比

（填“偏大”“偏小”或“不變”）.

偏小不變

綜合提升練2.某研究小組根據(jù)光學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)液體折射率的儀器.如圖所示，在一個(gè)圓盤上，過(guò)其圓心O作兩條相互垂直的直徑BC、EF.在半徑OA上，垂直盤面插上兩枚大頭針P1、P2并保持位置不變.每次測(cè)量時(shí)讓圓盤的下半部分豎直進(jìn)入液體中，而且總使得液面與直徑BC相平，EF作為界面的法線，然后在圖中右上方區(qū)域觀察P1、P2，在圓弧EC部分插上P3，使P3擋住P1、P2的像.同學(xué)們通過(guò)計(jì)算，預(yù)先在圓弧EC部分刻好了折射率的值，這樣只要根據(jù)P3所插的位置，就可以直接讀出液體折射率的值.（1）若∠AOF=30°，OP3與OC之間的夾角為30°，則P3處所對(duì)應(yīng)的折射率的值為

.

（2）圖中P3、P4兩處，對(duì)應(yīng)折射率大的是

.

（3）作AO的延長(zhǎng)線交圓周于K，K處對(duì)應(yīng)的折射率為

.

P41

3.某同學(xué)為了測(cè)量截面為正三角形的玻璃三棱鏡的折射率，先在白紙上放好三棱鏡，在棱鏡的左側(cè)插上兩枚大頭針P1和P2，然后在棱鏡的右側(cè)觀察到P1和P2的像，當(dāng)P1的像恰好被P2的像擋住時(shí)，插上大頭針P3和P4，使P3擋住P1、P2的像，P4也擋住P1、P2的像，在紙上標(biāo)出的大頭針位置和三棱鏡輪廓如圖所示.（1）在圖中畫出對(duì)應(yīng)的光路.如圖（2）為了測(cè)出三棱鏡玻璃材料的折射率，若以AB為分界面，需要測(cè)量的量是