1、實(shí)驗(yàn)測(cè)定玻璃的折射率考試大綱考綱解讀實(shí)驗(yàn)十四：測(cè)定玻璃的折射率、考情分析二、考點(diǎn)知識(shí)梳理（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?（二）實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)是利用 插針法”來確定光路。具體的講是，用插針法”來確定兩個(gè)界面的入射光線和出射光線,P3P4，由入射光線與界面aa交于圖中0點(diǎn)即入射點(diǎn)，出射光線與界面bb交于圖中0點(diǎn)即為出射點(diǎn)，連接00即是光在P1如圖中RF2和玻璃磚內(nèi)的折射線，過0點(diǎn)作出法線，用量角器量出入射角i和折射角r，如圖所示，利用，求出n（三）實(shí)驗(yàn)器材玻璃磚，白紙，木板，大頭針，圖釘，量角器，三角板，鉛筆。三、考點(diǎn)知識(shí)解讀剖析:（一）、實(shí)驗(yàn)步驟:1.將白紙用圖釘按在繪圖板上.2.在白紙上畫出一條直線aa 作為

2、界面（線），過aa 的一點(diǎn)0畫出界面的法線NN ，圖 14-1并畫一條線段A0作為入射光線.3.把長(zhǎng)方形玻璃磚放在白紙上，使它的長(zhǎng)邊跟 aa 對(duì)齊,畫出玻璃磚的另一邊NN .4.在直線A0上豎直插上兩枚大頭針P1、P2，透過玻璃磚觀察大頭針P、P2的像,1 / 10調(diào)整視線方向，直到P2檔住P的像.再在觀察的這一側(cè)插兩枚大頭針 P3、巳，使住P、P2的像，P4檔住P3及P、P2的像，記下P3、P4的位置.5 .移去大頭針和玻璃磚，過F3、P4所在處作直線0 B，與bb 交于0 ， 直線0 B就代表了沿A0方向入射的光線通過玻璃磚后的傳播方向6.連接00 ，入射角a = ZA0N，折射角P =

3、Z 0 0 N .用量角器量出 入射角和折射角，從三角函數(shù)表中查出它們的正弦值， 把這些數(shù)據(jù)記錄在自己設(shè) 計(jì)的表格中.7.用上述方法分別求出入射角分別為 30、450、60時(shí)的折射角，查出它們的 正弦值，填人表格中.的平均8.算出不同入射角時(shí)的比值齊，最后求出在幾次實(shí)驗(yàn)中所測(cè)鴛值，即為玻璃磚折射率的測(cè)量值.（二八注意事項(xiàng)：1.實(shí)驗(yàn)時(shí)，盡可能將大頭針豎直插在紙上，且 Pi和P2之間、P2與0點(diǎn)之間、R與P4之間、R與0 之間距離要稍大一些.2.入射角a應(yīng)適當(dāng)大一些，以減小測(cè)量角度的誤差.但入射角不宜太大，也不宜太小.3.在操作時(shí)，手不能觸摸玻璃磚的光潔光學(xué)面.更不能用玻璃磚界面代替直尺畫界線.4

4、.在實(shí)驗(yàn)過程中，玻璃磚與白紙的相對(duì)位置不能改變5.玻璃磚應(yīng)選用寬度較大的，宜在 5cm以上.若寬度太小，則測(cè)量誤差較大.（三八 其他數(shù)據(jù)處理方法此實(shí)驗(yàn)是通過測(cè)量入射角和折射角，然后查數(shù)學(xué)用表，找出入射角和折射角 的正弦值，再代人n =叫 中求玻璃的折射率.除運(yùn)用此方法之外，還有以下處sin P理數(shù)據(jù)的方法:1.在找到人射光線和折射光線以后，以入射點(diǎn)O為圓心，以任意長(zhǎng)為半徑畫圓,D ，用直尺量出CC 和DD 分別與AO交于C點(diǎn)，與OO （或OO 的延長(zhǎng)線）交于D點(diǎn)，過C、D 兩點(diǎn)分別向NN 作垂線，交NN 于C 、的長(zhǎng).如圖14-3-3所示.CCDD由于 sin a =二 , sin P =CO

5、DO而co=Do所以折射率n霽=!；N qX圖 14-25 / 10重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)，求得各次折射率計(jì)算值，然后求其平均值即為玻璃磚折射率的測(cè) 量值.2.根據(jù)折射定律可得n因此有 sin P = sinan在多次改變?nèi)肷浣?、測(cè)量相對(duì)應(yīng)的入射角和折射角正弦值基礎(chǔ)上,sin S圖 14-3*sin a以sin a值為橫坐標(biāo)，以si nP值為縱坐標(biāo)建立直角坐標(biāo)系.如圖實(shí)14-3所示.描數(shù)據(jù)點(diǎn)，過數(shù)據(jù)點(diǎn)連線得一條過原點(diǎn)的直線1求解圖線斜率，設(shè)斜率為k，則k =丄.n1故玻璃磚折射率n =1k（四八誤差來源及分析1.確定入射光線和出射光線時(shí)存在誤差.2.測(cè)量入射角和折射角時(shí)存在測(cè)量誤差.P.例題用三棱鏡測(cè)定

6、玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)中，先在白紙上放好三棱鏡，在棱鏡的一側(cè)插上兩枚大頭針 P1和P2.然后在棱鏡 的另一側(cè)觀察，調(diào)整視線使P1的像被P2擋住，接著在眼睛 所在的一側(cè)插兩枚大頭針 P3和P4,使P3擋住P1、P2的像,P4擋住P3和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。在本題的圖14-4上畫出所需的光路;圖 14-4為了測(cè)出棱鏡玻璃的折射率，需要測(cè)量的量和在圖上標(biāo)出它們；(3)計(jì)算折射率的公式是n=如圖實(shí)14-5所示，畫出通過P1和R、P3和P4的光線，分別與AC、AB邊交于0、0點(diǎn)，連結(jié)00。曲O _G_(2)過0點(diǎn)作AC的法線，標(biāo)明入射角01和折射 角0,并畫出虛線部分，測(cè)

7、出入射角0和折射角(2(或線段EF、圖 14-50E、GH、0G 的長(zhǎng)度)。2沁(或 n= = EF/GH = si n92si n2 0E 0G GH0G，若作圖時(shí)取0G=0E，貝U0En囁，可以簡(jiǎn)化計(jì)算)。【變式訓(xùn)練】用兩面平行的玻璃磚測(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)畫好玻璃磚的界面a和a后，實(shí)驗(yàn)過程中不慎將玻璃磚向上平移了一些，如圖實(shí) 14-6所示，而實(shí)驗(yàn)的其它操作均正確，則測(cè)得的折射率將A.偏大a.B .偏小C.不變D .無法確定解析：該同學(xué)確定好了四枚大頭針的位置以后,把玻璃磚移走，是按原來畫好的兩個(gè)界面a和a作光路圖的，如圖實(shí)14-7所示，入射點(diǎn)為0，出射點(diǎn)為0，即他認(rèn)為玻璃磚內(nèi)的折

8、射光線是 00。而由于做實(shí)驗(yàn)過程中，把玻璃磚線上平移到了如圖所示的位置上,圖 14-6Aaa圖 14-7入射到玻璃磚上表面的光線其實(shí)在玻璃磚上表面的 M點(diǎn)就發(fā)射了折射，玻璃磚內(nèi)的折射光線其實(shí)是沿 MN方向的，出射點(diǎn)為N。由幾何知識(shí)可以證明，0、O-、M和N四個(gè)點(diǎn)正好構(gòu)成一個(gè)平行四邊形，即 MN和00是平行的，則對(duì)于玻璃磚折射率的計(jì)算結(jié)果是沒有影響的，所以答案為命題解讀：這其實(shí)就是一個(gè)實(shí)驗(yàn)誤差的分析問題， 用到了光的折射和幾何知 識(shí)。同樣的方法可以分析，放置玻璃磚時(shí)如果傾斜了，誤差將會(huì)是怎樣的?四、考能訓(xùn)練A基礎(chǔ)達(dá)標(biāo) 1.測(cè)定玻璃的折射率時(shí)，為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)該注意的是（A. 玻璃磚的寬度應(yīng)大

9、些B. 入射角應(yīng)盡量小些C. 大頭針應(yīng)垂直地插在紙面上D. 大頭針P、P2及B、P4之間的距離應(yīng)適當(dāng)大些2.某同學(xué)用插針法測(cè)定玻璃的折射率n,如圖實(shí)14-7所示，他的實(shí)驗(yàn)方法和操作步驟正確無誤，但事后發(fā)現(xiàn)玻璃磚的兩個(gè)光學(xué)面ab與cd不平行.那么下列說法正確的是（A.Pl、P2與P3、P4兩條直線一定不平行B.P、巳與P3、P4兩條直線一定平行C.他測(cè)出的n值一定偏大rdD.他測(cè)出的n值不受影響3.如圖實(shí)14-8，畫有直角坐標(biāo)系Oxy的白紙位于水平桌面上，M是放在白紙上的半圓形玻璃磚，其底面的圓心在坐標(biāo)的原點(diǎn)，直邊與x軸重合，0A是畫在紙上的直線,CR、R為豎直地插在直線OA上的兩枚大頭針，P3

10、是豎直地插在紙上的第三枚大頭針，a是 圖14-8OA與y軸正方向的夾角，P是直線OP3與軸負(fù)方向的夾角，只要直線 OA畫得合適,且B的位置取得正確，測(cè)得角a和P，便可求得玻璃得折射率。某學(xué)生在用上述方法測(cè)量玻璃的折射率，在他畫出的直線OA上豎直插上了P、巳兩枚大頭針，但在yvO的區(qū)域內(nèi)，不管眼睛放在何處，都無法透過玻璃磚看到P、P2的像，他應(yīng)該采取的措施是若.他已透過玻璃磚看到了 P、F2的像，確定P3位置的方法是若他已正確地測(cè)得了的a、P的值，則玻璃的折射率n=4.如圖實(shí)14-9所示:半圓形玻璃磚外面插上Pi、P2、B、P4四枚大頭針時(shí),B、P4恰可擋住P、巳所成的像，則該玻璃磚的折射率n

11、=.有一同學(xué)把大頭針插在P 、P2 位置時(shí)，沿著巳、P3的方向看不到大頭針的像，其原因是11 / 105如圖實(shí)14-10所示，是利用插針法測(cè)定玻璃磚的折射率的實(shí)驗(yàn)得到的光路圖.玻璃磚的入射面AB和出射面CD并不平行，則(1)出射光線與入射光線.(填仍平行或不再平行)(2)以入射點(diǎn)0為圓心，以R=5cm長(zhǎng)度為半徑畫圓，與入射線與折射線OQ交于F點(diǎn)，過M、F點(diǎn)分別向法線作垂線，量得PO交于M點(diǎn),Mn=1.68cm,EF=1.12cm則該玻璃磚的折射率n=6.某校開展研究性學(xué)習(xí)，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.如圖實(shí)14-11,在一個(gè)圓盤上，過其圓心0作兩條相互垂直的直徑BC、

12、EF.在半徑0A上，垂直盤面插上兩枚大頭針 p、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，而后在圖中右上方區(qū)域觀察 P、P2 .同學(xué)們通過計(jì)算,預(yù)先在圓周EC部分刻好了折射率的值，這樣只要根據(jù)B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0C之間的夾角為30,貝U P3處刻的折射率的(2)圖中P3、P4那一處對(duì)應(yīng)的折射率大?cN 4 rni 圖 14-12Hriw(3)做AO的延長(zhǎng)線交圓周于K, K處對(duì)應(yīng)的折射率為圖 14-117.某同學(xué)由于沒有量角器，他在完成了光路圖以后，以 O點(diǎn)為圓心

13、、10.00 cm長(zhǎng) 為半徑 畫圓，分別交線段0A于A點(diǎn)，交0、0 連線延長(zhǎng)線于C點(diǎn).過A點(diǎn)作法線NN 垂線AB交NN 于B點(diǎn)，過C點(diǎn)作法線NN 的垂線CD交NN 于D點(diǎn), 如圖實(shí)14-12所示.用刻度尺量得0B=8.00 cm, CD =4.00 cm.由此可得出玻璃折射率n =8.如圖實(shí)14-13所示，一個(gè)學(xué)生按照課本上的小實(shí)驗(yàn)用廣口瓶和直尺測(cè)定水的折 射率,填寫下述實(shí)驗(yàn)步驟中的空白.用(2)在瓶?jī)?nèi)裝滿水；(3)將直尺沿瓶口邊緣測(cè)出廣口瓶瓶口的內(nèi)徑d ;插入水中;(4)沿廣口瓶邊緣向水中直尺正面看去，若恰能看到直尺的A圖 14-130刻度(即圖中A點(diǎn))，同時(shí)看到水面上B點(diǎn)刻度的像恰與A點(diǎn)的

14、像相重合;(5)若水面恰與直尺的C點(diǎn)相平，讀出的長(zhǎng)度;(6)以題中所給的條件為依據(jù)，計(jì)算水的折射率為9.在用插針法測(cè)定玻璃磚折射率的實(shí)驗(yàn)中，甲、乙、丙三位同學(xué)在紙上畫出的界面aa、bb與玻璃磚位置的關(guān)系分別如圖實(shí)14-14、和所示，其中甲、丙兩同學(xué)用的是矩形玻璃磚，乙同學(xué)用的是梯形玻璃磚.他們的其它操作均正確，且均以aa、bb為界面畫光路圖，則()4?圖 14-14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”）.丙同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比五、寬乘高一塊玻璃磚有兩個(gè)相互平行的表面,其中一個(gè)表面是鍍銀的（光線不能通

15、過此表面）.現(xiàn)要測(cè)定此玻璃的折射率，給定的器材還有：白紙、鉛筆、大頭針4枚（Pi、P2、R、P4）、帶有刻度的直角三角板、量角器.實(shí)驗(yàn)時(shí),先將玻璃磚放到白紙上，使上述兩個(gè)相互平行的表面與紙面垂直.在紙面上畫出直線aa和 bb ,aa 表示鍍銀的玻璃表面，bb 表示另一表面，如圖6所示.然后,在白紙上 豎直插上兩枚大頭針Pi、R （位置如圖）.用Pi、P2的連線表示入射光線.ifai.為了測(cè)量折射率,應(yīng)如何正確使用大頭針P3、P4?試在題圖中標(biāo)出P3、F4的位置.ii .然后,移去玻璃磚與大頭針.試在題圖中通過作圖的方法標(biāo)出光線從空氣到玻璃中的入射角61 與折射角0 2.簡(jiǎn)要寫出作圖步驟.iii.寫出用0 1、0 2表示的折射率公式為n=解析:Di ：在bb 一側(cè)觀察P1、P