實(shí)驗(yàn)十八測(cè)量玻璃的折射率學(xué)習(xí)目標(biāo)1.掌握測(cè)量玻璃折射率的原理及方法。2.學(xué)會(huì)用插針?lè)ù_定光路，并會(huì)測(cè)量玻璃的折射率。原理與器材實(shí)驗(yàn)操作注意事項(xiàng)1.實(shí)驗(yàn)原理通過(guò)插針?lè)ㄕ页龈肷涔饩€AO對(duì)應(yīng)的出射光線O'B，從而畫(huà)出折射光線OO'，測(cè)出折射角θ2，再根據(jù)n＝sinθ1sin2.實(shí)驗(yàn)器材木板、白紙、玻璃磚、大頭針、圖釘、量角器、三角板、鉛筆等。1.用圖釘把白紙固定在木板上。2.在白紙上畫(huà)一條直線aa'，并取aa'上的一點(diǎn)O為入射點(diǎn)，作過(guò)O點(diǎn)的法線MM'。3.畫(huà)出線段AO作為入射光線，并在AO上插上P1、P2兩根大頭針。4.在白紙上放上玻璃磚，使玻璃磚的一條長(zhǎng)邊與直線aa'對(duì)齊，并畫(huà)出另一條長(zhǎng)邊的對(duì)齊線bb'。5.眼睛在bb'的一側(cè)透過(guò)玻璃磚觀察兩個(gè)大頭針并調(diào)整視線方向，使P1的像被P2的像擋住，然后在眼睛這一側(cè)插上大頭針P3，使P3擋住P1、P2的像，再插上P4，使P4擋住P3和P1、P2的像。6.移去玻璃磚，拔去大頭針，由大頭針P3、P4的針孔位置確定出射光線O'B及出射點(diǎn)O'，連接O、O'得線段OO'，即折射光線。7.用量角器測(cè)量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sinθ1和sinθ2。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°)，也不宜太小(接近0°)。3.操作時(shí)手不能觸摸玻璃磚的光潔光學(xué)面，也不能把玻璃磚界面當(dāng)作尺子畫(huà)界線。4.實(shí)驗(yàn)過(guò)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。1.計(jì)算法:算出不同入射角時(shí)的n＝sinθ12.作sinθ1－sinθ2圖像:由n＝sinθ1sinθ2甲乙3.“單位圓”法:如圖乙所示，sinθ1＝EHOE，sinθ2＝E'H'OE'，OE＝OE'＝R，例1(2024·安徽卷，11)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，按如圖甲所示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以下表述正確的一項(xiàng)是(選填正確答案標(biāo)號(hào))。

A.用筆在白紙上沿著玻璃磚上邊和下邊分別畫(huà)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(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)。頻率大，折射率(選填“大”或“小”)。

(3)為探究折射率與介質(zhì)材料的關(guān)系，用同一束微光分別射入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n介質(zhì)(選填“>”或“<”)。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)。

答案(1)B(2)大(3)>解析(1)在白紙上畫(huà)出一條直線a作為界面，把玻璃磚放在白紙上，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(huà)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(huà)出直線a和a'，故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，故B正確;實(shí)驗(yàn)時(shí)入射角θ1應(yīng)適量大一些，但也不能太大(接近90°)，以減小實(shí)驗(yàn)誤差，故C錯(cuò)誤。(2)由題圖乙可知，入射角相同，綠光的折射角小于紅光的折射角，根據(jù)折射定律n＝sinθ1sinθ2可知綠光的折射率大于紅光的折射率(3)根據(jù)折射定律可知，玻璃的折射率為n玻璃＝sinα1sinα2，該介質(zhì)的折射率為n介質(zhì)＝sinα1sinα3，其中α例2(2024·湖北卷，11)某同學(xué)利用激光測(cè)量半圓柱體玻璃磚的折射率，具體步驟如下:①平鋪白紙，用鉛筆畫(huà)兩條互相垂直的直線AA'和BB'，交點(diǎn)為O。將半圓柱體玻璃磚的平直邊緊貼AA'，并使其圓心位于O點(diǎn)，畫(huà)出玻璃磚的半圓弧輪廓線，如圖(a)所示。②將一細(xì)激光束沿CO方向以某一入射角射入玻璃磚，記錄折射光線與半圓弧的交點(diǎn)M。③拿走玻璃磚，標(biāo)記CO光線與半圓弧的交點(diǎn)P。④分別過(guò)M、P作BB'的垂線MM'、PP'，M'、P'是垂足，并用米尺分別測(cè)量MM'、PP'的長(zhǎng)度x和y。⑤改變?nèi)肷浣?，重?fù)步驟②③④，得到多組x和y的數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)作出y－x圖像，如圖(b)所示。(1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是(單選，填標(biāo)號(hào))。

A.入射角越小，誤差越小B.激光的平行度好，比用插針?lè)y(cè)量更有利于減小誤差C.選擇圓心O點(diǎn)作為入射點(diǎn)，是因?yàn)榇颂幍恼凵洮F(xiàn)象最明顯(2)根據(jù)y－x圖像，可得玻璃磚的折射率為(保留3位有效數(shù)字)。

(3)若描畫(huà)的半圓弧輪廓線半徑略大于玻璃磚的實(shí)際半徑，則折射率的測(cè)量結(jié)果(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。

答案(1)B(2)1.58(3)不變解析(1)在本實(shí)驗(yàn)中，為了減小測(cè)量誤差，入射角應(yīng)適當(dāng)大些，因?yàn)槿肷浣窃酱?，折射角也越大，則入射角和折射角的測(cè)量誤差都會(huì)減小，從而使折射率測(cè)量的誤差減小，A錯(cuò)誤;與插針?lè)y(cè)量相比，激光的平行度良好，能更準(zhǔn)確地確定入射光線和折射光線，從而更有利于減小實(shí)驗(yàn)誤差，B正確;選擇圓心O點(diǎn)作為入射點(diǎn)，是因?yàn)楸阌谟?jì)算，并不是因?yàn)榇颂幍恼凵洮F(xiàn)象最明顯，C錯(cuò)誤。(2)設(shè)入射角為α、折射角為β、半圓弧輪廓線半徑(玻璃磚半徑)為R，則由幾何關(guān)系可知sinα＝y(tǒng)R、sinβ＝xR，根據(jù)折射定律可得玻璃磚的折射率n＝sinαsinβ＝y(tǒng)x，結(jié)合題圖(b)(3)由(2)問(wèn)分析可知折射率的表達(dá)式中沒(méi)有半圓弧輪廓線半徑R，所以輪廓線半徑的測(cè)量誤差對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒(méi)有影響，即折射率的測(cè)量結(jié)果不變。跟蹤訓(xùn)練(2025·河北承德市開(kāi)學(xué)考)如圖甲所示，某同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定半徑為R的半圓柱形玻璃磚的折射率n，實(shí)驗(yàn)步驟如下:a.把玻璃磚放到白紙上，使其直徑與AB邊重合，圓心與O點(diǎn)重合b.取走玻璃磚，畫(huà)出入射光線和出射光線延長(zhǎng)線的交點(diǎn)與圓心O的連線c.在水平放置的木板上鋪一張白紙，用圖釘固定d.計(jì)算每次入射角和折射角的正弦值，建立直角坐標(biāo)系，作出sini－sinr的關(guān)系圖線，如圖乙所示e.用激光沿平行于OC方向射向直徑面上的D點(diǎn)，用插針?lè)ù_定出射光線通過(guò)直線OC上的F點(diǎn)f.改變激光入射點(diǎn)D的位置，重復(fù)實(shí)驗(yàn)g.用刻度尺和鉛筆畫(huà)一條直線AB，再在合適的位置作AB的垂線OC，相交于O點(diǎn)(1)實(shí)驗(yàn)步驟的正確順序?yàn)椤?/p>

(2)該半圓柱形玻璃磚的折射率