【原创】2020年高考回归复习：光学实验之测量玻璃的折射率含答案

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2020版高考物理第十四章第三节光的折射全反射(实验：测定玻璃的折射率)Word版含解析

章末过关检测(建议用时：40分钟)一、选择题1．如图，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为θ，经折射后射出a、b两束光线．则()A．在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度B．在真空中，a光的波长小于b光的波长C．玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率D．若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，则折射光线a首先消失解析：选ABD.通过光路图可看出，折射后a光的偏折程度大于b光的偏折程度，玻璃砖对a光的折射率大于b光的折射率，选项C错误；a光的频率大于b光的频率，a光的波长小于b光的波长，选项B正确；由n＝cv知，在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度，选项A正确；入射角增大时，折射率大的光线首先发生全反射，a光首先消失，选项D正确．2.如图所示，口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球，则()A．小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球B．小球所发的光能从水面任何区域射出C．小球所发的光从水中进入空气后频率变大D．小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大解析：选D.发光小球沿水平方向发出的光，均能射出玻璃缸，不发生全反射，选项A 错误；小球发出的光射到水面上时，当入射角大于等于临界角时，会发生全反射，选项B 错误；光的频率由光源决定，光由一种介质进入另一种介质时，光的频率不变，选项C错误；根据n＝cv，光在水中的传播速度较小，选项D正确．3.中国古人对许多自然现象有深刻认识，唐人张志和在《玄真子·涛之灵》中写道：“雨色映日而为虹”．从物理学角度看，虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的．如图是彩虹成因的简化示意图，其中a 、b 是两种不同频率的单色光，则两光( )A ．在同种玻璃中传播，a 光的传播速度一定大于b 光B ．以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b 光侧移量大C ．分别照射同一光电管，若b 光能引起光电效应，a 光也一定能D ．以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是a 光解析：选C.由题图可知，a 光在同一介质中的折射率大，其频率大．根据n ＝cv ，知a 光在玻璃中的传播速度小，选项A 错误；当a 、b 光以相同的角度斜射到同一玻璃板上后，其光路图如图所示，由图可知，a 光的侧移量大，选项B 错误；由于a 光的频率大，且频率越大，越容易引起光电效应，选项C 正确；由sin C ＝1n ，可知a 光的临界角小，即a 光比b光容易发生全反射，因此在空气中只能看到一种光时，一定是b 光，选项D 错误．4．半圆形玻璃砖横截面如图，AB 为直径，O 点为圆心．在该截面内有a 、b 两束单色可见光从空气垂直于AB 射入玻璃砖，两入射点到O 的距离相等．两束光在半圆边界上反射和折射的情况如图所示，则a 、b 两束光( )A ．在同种均匀介质中传播，a 光的传播速度较大B ．以相同的入射角从空气斜射入水中，b 光的折射角大C ．让a 光向A 端逐渐平移，将发生全反射D ．分别通过同一双缝干涉装置，a 光的相邻亮条纹间距大解析：选ACD.由题图可知，b 光发生了全反射，a 光没有发生全反射，即a 光发生全反射的临界角C a 大于b 光发生全反射的临界角C b ，根据sin C ＝1n，知a 光的折射率小，即n a<n b，根据n＝cv，知v a>v b，选项A正确；根据n＝sin isin r，当i相等时，r a>r b，选项B错误；a光束向A端平移，射到圆面的入射角增大到大于临界角，发生全反射，故选项C正确；根据条纹间距离公式Δx＝ldλ知，用a光时条纹间距大，选项D正确．5.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 b B．λa>λb，n a<n bC．λa<λb，n a<n b D．λa>λb，n a>n b解析：选B.一束光经过三棱镜折射后，折射率小的光偏折较小，而折射率小的光波长较长．所以λa>λb，n a<n b.故选项B正确．6．(2019·贵州六校联考)如图所示，实线为空气和水的分界面，一束蓝光从空气中的A点沿AO1方向(O1点在分界面上，图中O1点和入射光线都未画出)射向水中，折射后通过水中的B点．图中O点为A、B连线与分界面的交点．下列说法正确的是()A．O1点在O点的右侧B．蓝光从空气中射入水中时，速度变小C．若沿AO1方向射向水中的是一束紫光，则折射光线有可能通过B点正下方的C点D．若沿AO1方向射向水中的是一束红光，则折射光线有可能通过B点正上方的D点解析：选BCD.据折射定律，知光由空气斜射入水中时入射角大于折射角，则画出光路图如图所示，知O1点应在O点的左侧，故A错；光从光疏介质(空气)进入光密介质(水)中时，速度变小，故B对；紫光的折射率大于蓝光，所以折射角要小于蓝光的，则可能通过B 点正下方的C点，故C对；若是红光，折射率小于蓝光，折射角大于蓝光的，则可能通过B点正上方的D点，故D对．7．以往，已知材料的折射率都为正值(n>0)．现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值(n <0)，称为负折射率材料．位于空气中的这类材料，入射角i 与折射角r 依然满足sin isin r ＝n ，但是折射线与入射线位于法线的同一侧(此时折射角取负值)．现空气中有一上下表面平行的负折射率材料，一束电磁波从其上表面射入，下表面射出．若该材料对此电磁波的折射率n ＝－1，正确反映电磁波穿过该材料的传播途径的示意图是( )解析：选B.由题意知，折射线和入射线位于法线的同一侧，n ＝－1，由折射定律可知，入射角等于折射角，所以选项B 正确．8．关于光的传播现象及应用，下列说法正确的是( ) A ．一束白光通过三棱镜后形成了彩色光带是光的色散现象 B ．光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大C ．海面上的海市蜃楼将呈现倒立的像，位置在实物的上方，又称上现蜃景D ．一束色光从空气进入水中，波长将变短，色光的颜色也将发生变化解析：选AB.一束白光通过三棱镜后形成了彩色光带是光的色散现象，A 正确；由全反射的条件可知，内芯材料的折射率比外套材料的折射率要大，故B 正确；海市蜃楼将呈现正立的像，位置在实物的上方，又称上现蜃景，C 错误；色光进入水中，光的频率不变，颜色不变，D 错误．9．(2019·西安质检)如图所示，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( )A ．a 侧是红色光，b 侧紫色光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 侧光的折射率大于对b 侧光的折射率D ．在同种条件下做双缝干涉实验，a 光的条纹间距小于b 光解析：选BCD.红光的折射率小，所以偏折角小，故b 侧为红色光，a 侧为紫色光，红色光的波长比紫色光的波长长，干涉条纹间距也大，在玻璃中的传播速率也大，B 、C 、D 正确，A 错误．10.彩虹是由阳光进入雨滴，先折射一次，然后在雨滴的背面反射，最后离开水滴时再折射一次形成的．形成示意图如图所示，一束白光L 由左侧射入雨滴，a 、b 是白光射入雨滴后经过一次反射和两次折射后的其中两条出射光(a 、b 是单色光)．下列关于a 光与b 光的说法中正确的是( )A ．雨滴对a 光的折射率大于对b 光的折射率B ．a 光在雨滴中的传播速度小于b 光在雨滴中的传播速度C ．用同一双缝干涉仪做光的双缝干涉实验，a 光条纹间距大于b 光条纹间距D ．若a 光、b 光在同一介质中，以相同的入射角由介质射向空气，若b 光能够发生全反射，则a 光也一定能够发生全反射解析：选ABD.从光的折射光路可知，a 光折射率大，即n a ＞n b ，选项A 对；根据n ＝cv ，折射率越大，在介质中的传播速度越小，即a 光在雨滴中传播速度小，选项B 对；折射率越大，频率越高，波长越短，即a 光波长短，双缝干涉实验中，由Δx ＝l λd 知波长越长条纹间距越宽，所以a 光双缝干涉条纹间距窄，选项C 错；光线从介质到空气，发生全反射的临界角sin C ＝1n ，即a 光全反射的临界角小，当b 光能够发生全反射时，已经超过了a 光的临界角，a 光也一定能够发生全反射，选项D 对．二、非选择题 11.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P 1、P 2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P 3，使P 3挡住P 1、P 2的像，连接OP 3，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．(1)设AB的长度为l1，AO的长度为l2，CD的长度为l3，DO的长度为l4，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O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”)．解析：(1)sin θ1＝l1BO，sin θ2＝l3CO，因此玻璃砖的折射率n＝sin θ1sin θ2＝l1BOl3CO＝l1l3，因此只需测量l1和l3即可．(2)当玻璃砖顺时针转过一个小角度时，在处理数据时，认为l1是不变的，即入射角不变，而l3减小，所以测量值n＝l1l3将偏大．答案：(1)l1和l3l1l3(2)偏大12.一个半圆柱形玻璃砖，其横截面是半径为R的半圆，AB为半圆的直径，O为圆心，如图所示．玻璃的折射率为n＝ 2.(1)一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，若光线到达上表面后，都能从该表面射出，则入射光束在AB上的最大宽度为多少？(2)一细束光线在O点左侧与O相距32R处垂直于AB从下方入射，求此光线从玻璃砖射出点的位置．解析：(1)在O点左侧，设从E点射入的光线进入玻璃砖后在上表面的入射角恰好等于全反射的临界角θ，则OE区域的入射光线经上表面折射后都能从玻璃砖射出，如图，由全反射条件有sin θ＝1n①由几何关系有OE＝R sin θ②由对称性可知，若光线都能从上表面射出，光束的宽度最大为l＝2OE③联立①②③式，代入已知数据得l＝2R.④(2)设光线在距O点32R的C点射入后，在上表面的入射角为α，由几何关系及①式和已知条件得α＝60°>θ光线在玻璃砖内会发生三次全反射，最后由G点射出，如图，由反射定律和几何关系得OG＝OC＝3 2R射到G点的光有一部分被反射，沿原路返回到达C点射出．答案：(1)2R(2)光线从玻璃砖射出点的位置在O点左、右侧分别与O相距32R处。

高三光学实验复习—测玻璃的折射率习题选编(包含答案)

实验：测玻璃的折射率复习题选1、如图所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa'和bb'，O为直线AO与aa'的交点，在直线OA上竖直地插上P l、P2两枚大头针。

下面关于该实验的说法正确的是（）A．插上大头针P3，使P3挡住P2和P l的像B．插上大头针P4，使P4挡住P3、P2和P l的像C．为了减小作图误差，P3和P4的距离应适当大些D．为减小测量误差，P l、P2的连线与玻璃砖界面的夹角应越大越好E．若将该玻璃砖换为半圆形玻璃砖，仍可用此方法测玻璃的折射率【答案】ABCE2、如图所示，插针法“测定平行玻璃砖折射率”的实验中，P1、P2、P3、P4为所插的针，θ1为入射角，θ2为折射角。

下列说法正确的是（）A．θ1过小会导致θ2不易准确测量B．θ1过大会导致P1、P2的像模糊C．P1与P2，P3与P4间的距离适当小些D．P3、P4的连线与P1、P2的连线不一定平行【答案】AB3、①“测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好平行玻璃砖，aa’和bb’分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图1所示．在玻璃砖的一侧插上两枚大头针，P1和P2，用“+”表示大头灯的位置，然后在另一侧透过玻璃窗观察，并依次插入大头针P3和P4，在插P3和P4时，应使__________________。

图1 图2②某同学实验中作出光路图如图2所示，在入射光线上任取一点A，过A点做法线的垂线，B点是垂线与法线的交点．O点是入射光线与aa’界面的焦点，C点是出射光线与bb’界面的交点，D点为法线与bb’界面的交点。

则实验所用玻璃的折射率n=________（用图中线段表示）。

【答案】①P3挡住P1、 P2的像， P4挡住P3和P1、 P2的像；②AB OC nOA OD =⋅4、某小组做测定玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规，笔，白纸。

高考物理实验方法插针法测玻璃折射率含解析

高考物理实验方法：插针法测玻璃折射率【目的和要求】应用折射定律测定玻璃的折射率，加深对折射定律的理解。

【仪器和器材】玻璃砖（J2506型），钢直尺，大头针，量角器或圆规，图板，图钉或透明胶带，白纸或坐标纸。

【实验方法】1．插针将一张八开的白纸或坐标统，平铺在绘图板上，用图钉或透明胶带固定，玻璃砖平放在纸中央。

取一枚大头针，紧贴玻璃砖上底面AE的中点附近，垂直插牢在图板上。

插针点为O点，取第二枚大头针，垂直插在O点左上方的O1点。

实验者的眼睛在玻璃砖下底面< /SPAN>CD的下方，沿水平方向透过玻璃砖观察插在O、O1点处的大头针，移动观察位置，使两枚大头针位于一直线上。

然后在玻璃砖下底面CD的下方，沿着O1O的方向再在点O2、O3处插两枚大头针，观察者应看到插在O1、O、O2、O3的四枚大头针在一直线上。

拔下大头针，标好插针点O1、O、O2、O3。

笔尖贴紧玻璃砖画下它的轮廓线AECD，如图5．1－1所示。

2．作图取走玻璃砖，连直线O1O、O2O3，延长O3O2交DC边干O′，连OO′。

过点O作AE的垂线NN′，则O1O为入射光线，OO′为折射光线，ON为法线，∠O1ON为入射角i，∠O′ON′为折射角i′，如图5．1－2所示。

3．测量计算根据图5．1－2，有两种计算折射率的方法。

（1）用量角器在图5．1－2上量出入射角i 及折射角i′，代入折射定律公式 n ＝sini ／sini′ 计算出折射率n 。

（2）如图5．1－2所示，延长OO′，以O 为圆心，R （大于100毫米）为半径作圆，分别与入射光线O1O 交于P ，与折射光线OO′的延长线交于P′。

过PP′作NN′的垂线，垂足分别为BB′，刚sini ＝PB ／R sini′＝P′B′／R n ＝sini ／sini′＝PB ／P′B′ 用钢直尺测出PB 及P′B′，代入上式即可计算出折射率。

根据图5．1－2，用上述两种方法测得的结果列在表中。

专题80 测量玻璃的折射率和用双缝干涉实验测量光的波长(解析版)

2023届高三物理一轮复习重点热点难点专题特训专题80 测量玻璃的折射率和用双缝干涉实验测量光的波长特训目标特训内容目标1 测量玻璃的折射率（1T—8T）目标2用双缝干涉实验测量光的波长（9T—16T）一、测量玻璃的折射率1．某同学用半圆形玻璃砖测定玻璃的折射率，如图所示。

实验的主要步骤如下：①把白纸用图钉钉在木板上，在白纸上作出直角坐标系xOy，在白纸上画一条线段AO表示入射光线；②把半圆形玻璃砖M放在白纸上，使其底边aa′与Ox轴重合，且圆心恰好位于O点；③在AO线段上竖直地插上两枚大头针P1、P2；④在坐标系的y<0的区域内竖直地插上大头针P3，并使得从P3一侧向玻璃砖方向看去，P3能同时挡住P1和P2的像；⑤移开玻璃砖，作OP3连线，用圆规以O点为圆心画一个圆，如图中虚线所示，此圆与AO 线交点为B，与OP3连线的交点为C。

测出B点到x、y轴的距离分别为l1、d1，C点到x、y 轴的距离分别为l2、d2。

（1）根据测出的B、C两点到两坐标轴的距离，可知此玻璃折射率测量值的表达式为n=_________。

（2）若实验中该同学在y <0的区域内，从任何角度都无法透过玻璃砖看到P 1、P 2像，其原因可能是__________。

【答案】 21d d P 1P 2确定的光在aa ′界面上入射角太大发生了全反射【详解】（1）[1]设光线在x 轴上的入射角为i ，折射角为r ，虚线圆的半径为R ，根据几何关系有1sin d i R= 2sin d r R=则根据折射率公式可得此玻璃折射率的测量值的表达式为21sin sin d r n i d == （2）[2]若实验中该同学在y <0的区域内，从任何角度都无法透过玻璃砖看到P 1、P 2像，则说明光线没有透过玻璃砖，即光在aa ′界面上发生了全发射。

2．图（a ）是某同学用平行玻璃砖测玻璃折射率的实验，图中aa ′和bb ′分别代表玻璃砖的两个界面。

测定玻璃的折射率(含答案)

实验十四测定玻璃的折射率一、实验目的测定玻璃的折射率二、实验原理如图1所示，abb ′a ′为两面平行的玻璃砖，光线的入射角为θ1，折射角为θ2，根据n ＝sin θ1sin θ2可以计算出玻璃的折射率．图1三、实验器材木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、三角板、铅笔．四、实验步骤1．用图钉把白纸固定在木板上．2．在白纸上画一条直线aa ′，并取aa ′上的一点O 为入射点，作过O 的法线NN ′.3．画出线段AO 作为入射光线，并在AO 上插上P 1、P 2两根大头针．4．在白纸上放上玻璃砖，使玻璃砖的一条长边与直线aa ′对齐，并画出另一条长边的对齐线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P 1的像被P 2的像挡住，然后在眼睛这一侧插上大头针P 3，使P 3挡住P 1、P 2的像，再插上P 4，使P 4挡住P 3和P 1、P 2的像．6．移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P 3、P 4的针孔位置确定出射光线O ′B 及出射点O ′，连接O 、O ′得线段OO ′.7．用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin θ2.8．改变入射角，重复实验，算出不同入射角时的sin θ1sin θ2，并取平均值．五、误差分析1．入射光线和折射光线确定的不准确性．2．测量入射角和折射角时的误差．六、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．图2图33．实验时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．记忆口诀白纸上面画边缘，然后才放玻璃砖；两针决定入射光，再插一针挡两像；两针两像成一线，去砖画图是重点；入射线，折射线，做出法线角出现；入射角，折射角，不大不小是最好；拿砖要触毛玻面，插针竖直做实验.例1 一块玻璃砖有两个相互平行的表面，其中一个表面是镀银的(光线不能通过此表面)．现要测定此玻璃砖的折射率，给定的器材还有：白纸、铅笔、大头针4枚(P 1、P 2、P 3、P 4)、带有刻度的直角三角板、量角器．实验时，先将玻璃砖放到白纸上，使上述两个相互平行的表面与纸面垂直．在纸面上画出直线aa ′和bb ′，aa ′表示镀银的玻璃表面，bb ′表示另一表面，如图2所示．然后，在白纸上竖直插上两枚大头针P 1、P 2.用P 1、P 2的连线表示入射光线．(1)为了测量折射率，应如何正确使用大头针P 3、P 4？试在题图中标出P 3、P 4的位置．(2)然后，移去玻璃砖与大头针．试在题图中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角θ1与折射角θ2.简要写出作图步骤．(3)写出用θ1、θ2表示的折射率公式n ＝________.例2 实验室有一块长方体透明介质，截面如图3中ABCD 所示．AB 的长度为l 1，AD 的长度为l 2，且AB 和AD 边透光，而BC和CD 边不透光且射到这两个边的光线均被全部吸收．现让一平行光束以入射角θ1射到AB 面，经折射后AD 面上有光线射出．甲、乙两同学分别用不同的方法测量该长方体介质的折射率．(1)甲同学的做法是：保持射到AB 面上光线的入射角θ1不变，用一遮光板由A 点沿AB 缓慢推进，遮光板前端推到P 时，AD 面上恰好无光线射出，测得AP 的长度为l 3，则长方体介质的折射率可表示为n ＝__________；图4图5(2)乙同学的做法是：缓慢调节射到AB 面上光线的入射角，使AD 面也恰好无光线射出．测得此时射到AB 面上光线的入射角为θ2，则长方体介质的折射率可表示为n ＝____________；(3)θ1和θ2的关系为：θ1______θ2(填“>”、“<”或“＝”)．例3 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4所示．在一圆盘上，过其圆心O 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P 1、P 2，并保持P 1、P 2位置不变，每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使得液面与直径BC 相平，EF 作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察P 1、P 2的像，并在圆周上插上大头针P 3，使P 3正好挡住P 1、P 2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P 3所插的位置，就可直接读出液体折射率的值，则：(1)若∠AOF ＝30°，OP 3与OC 的夹角为30°，则P 3处所对应的折射率的值为________．(2)图中P 3、P 4两位置哪一处所对应的折射率的值大？答：________________________________________________________________________.(3)作AO 的延长线交圆周于K ，K 处所对应的折射率值应为________.1．关于“测定玻璃的折射率”的实验中，下列说法中不正确的是 ( )A ．有一组入射角(θ1≠0)和折射角，便可以得出玻璃的折射率B ．在本实验中采用玻璃砖，这是因为只有玻璃砖才能测出玻璃的折射率C ．本实验的各项步骤，都是为了找到给定的入射角的折射角而设计的D ．棱镜、半圆形玻璃砖等都可以用来测定玻璃的折射率2．用两面平行的玻璃砖测定玻璃的折射率的实验中，已画好玻璃砖界面aa ′和bb ′，若不慎将玻璃砖向上平移了一些，放在图5所示的位置上，而实验中其他操作均正确，则测得的折射率将 ( ) A ．偏大 B ．偏小 C ．不变 D ．无法确定3．在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，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6①、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 ′为界面画图7图8 图9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________．4．如图7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上大头针P 1、P 2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P 3，使P 3挡住P 1、P 2的像，连接OP 3.图中MN 为分界面，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． (1)设AB 的长度为l 1，AO 的长度为l 2，CD 的长度为l 3，DO 的长度为l 4，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P 3前不小心将玻璃砖以O 为圆心顺时针转过一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)．5．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的像挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P 3、P 4，使P 3挡住P 1、P 2的像，P 4挡住P 3和P 1、P 2的像，在纸上标出的大头针的位置和三棱镜轮廓如图8所示．(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n ＝________.6. 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插两枚大头针P3和P4，使P3挡住P1和P2的像，P4挡住P3及P1和P2的像．在纸上已标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓如图9所示(O为两圆弧圆心，图中已画出经过P1、P2点的入射光线)(1)在图上补画出所需的光路．(2)为了测出玻璃砖的折射率，需要测量入射角θ1和折射角θ2，请在图中标出这两个角．(3)用所测物理量计算折射率的公式是n＝____________.(4)为了保证在弧面CD得到出射光线，实验过程中，光线在弧面AB的入射角应尽量________(“小一些”或“无所谓”或“大一些”)．答案课堂探究例1 (1)、(2)见解析 (3)sin θ1sin θ2 例2 (1)l 22＋l 23 sin θ1l 3(2)1＋sin 2θ2 (3)>例3 (1) 3 (2)P 4对应的折射率的值大(3)1随堂训练1．B2．C [经过玻璃砖的光路如图中实线所示，由于所作的玻璃砖分界线不是实际的分界线，如图中虚线所示，由几何知识可知，测出的折射角与真实的折射角相同．]3．偏小不变可能偏大，可能偏小，也可能不变4．(1)l 1和l 3l 1l 3(2)偏大 5．见解析解析 (1)光路图如图所示，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 ′，连接OO ′，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)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)． 6．(1)、(2)见解析 (3)sin θ1sin θ2(4)小一些解析 (1)光路图如图所示．(2)入射角θ1和折射角θ2如图中所示。

2020年高考物理实验专项复习：《测定玻璃的折射率》(解析版)

《测定玻璃的折射率》一、实验题1.某小组做测定玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规，笔，白纸。

①下列哪些措施能够提高实验准确程度______。

A.选用两光学表面间距大的玻璃砖B.选用两光学表面平行的玻璃砖C.选用粗的大头针完成实验D.插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些②该小组用同一套器材完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如下图所示，其中实验操作正确的是______。

③该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于A、B点，再过A、B点作法线的垂线，垂足分别为C、D点，如图所示，则玻璃的折射率n=______。

(用图中线段的字母表示)2.如图所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa’和bb’，O为直线AO与aa’的交点，在直线OA上竖直地插上P1、P2两枚大头针。

(1)该同学接下来要完成的必要步骤有______A.插上大头针P3，使P3仅挡住P2的像B.插上大头针P3，使P3挡住P1的像和P2的像C.插上大头针P4，使P4仅挡住P3D.插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像(2)过P3、P4作直线bb’交于O’，过O作垂直于aa’的直线NN’，连接OO’，测量图中角α和β的大小，则玻璃砖的折射率n=______ 。

3.某同学用半圆形玻璃砖测定玻璃的折射率(如图甲中实线所示)。

在固定好的白纸上作出直角坐标系xOy，实验时将半圆形玻璃砖M放在白纸上，使其底边aa′与Ox轴重合，且圆心恰好位于O点，实验正确操作后，移去玻璃砖，作OP3连线，用圆规以O点为圆心画一个圆(如图中虚线所示)，此圆与AO线交点为B，与OP3连线的交点为C.测出B点到x、y轴的距离分别为l1、d1，C点到x、y轴的距离分别为l2、d2。

人教版高中物理选择性必修第一册第四章光4-1-2光的折射第2课时实验：测量玻璃的折射率练习含答案

第四章光1 光的折射第2课时实验:测量玻璃的折射率基础过关练题组一实验步骤及注意事项1.(2024江苏镇江期中改编)如图所示,用插针法测定两面平行的玻璃砖折射率的实验中,下列说法中正确的是()A.选用粗的大头针完成实验会减小实验误差B.为了减小实验误差,玻璃砖的宽度应适当大一些C.利用量角器量出θ1、θ2,可求出玻璃砖的折射率n=sinθ2sinθ1D.若玻璃砖两面不平行,则无法准确测定其折射率2.(经典题)在做“测定玻璃的折射率”的实验中,先在白纸上放好玻璃砖,如图所示,aa'和bb'分别是玻璃砖与空气的两个界面,用“+”表示大头针的位置。

(1)在玻璃砖的一侧垂直于纸面插上大头针P1和P2,然后在另一侧透过玻璃砖观察,插上大头针P3、P4,实验时应使P3挡住,P4应挡住。

(2)图中AO表示经过大头针P1和P2的光线,该光线与界面aa'交于O 点,MN表示法线。

请将光路图画完整,并在图中标出光线进入玻璃砖发生折射现象时的入射角θ1和折射角θ2。

(3)该玻璃砖的折射率可表示为n=。

(用θ1和θ2表示)(4)在实验中,几个同学发生了争论,他们的意见如下,其中正确的是。

A.为了提高测量精确度,P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大一些B.为了提高测量精确度,入射角应适当大些C.P1、P2之间距离的大小跟测量精确度无关题组二实验数据处理及误差分析3.(多选题)(2023湖南长郡中学月考)某同学做“测玻璃折射率”实验时,在白纸上放好前、后表面平行的玻璃砖,玻璃砖厚度为L,得到如图所示的入射光线与折射光线(CD边出射光线未画出),若测出入射角i=60°,折射角r=30°,光在真空中的速度为c,则()A.玻璃砖的折射率n=√3B.光在玻璃中传播的时间为2LcC.光在玻璃中传播的时间为2√3L3cD.若实验时误将玻璃砖沿CA方向平移了一小段距离,其他操作无误,则测得的折射率将偏大4.(2023江苏南通如皋质量调研)小明在用插针法“测量玻璃砖折射率”的实验中:(1)用笔画玻璃砖边界时操作如图甲所示,其中不当之处是(写出一点即可)。

2020年高考回归复习：光学实验之测量玻璃的折射率含答案

高考回归复习—光学实验之测量玻璃的折射率1．如图a所示，在测量玻璃折射率的实验中，两位同学先在白纸上放好截面是正三角形ABC的三棱镜，并确定AB和AC界面的位置．然后在棱镜的左侧画出一条直线，并在线上竖直插上两枚大头针P1和P2，再从棱镜的右侧观察P1和P2的像．（1）此后正确的操作步骤是．（选填选项前的字母）A．插上大头针P3，使P3挡住P2的像B．插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像C．插上大头针P4，使P4挡住P3的像D．插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像（2）正确完成上述操作后，在纸上标出大头针P3、P4的位置（图中已标出）．为测量该种玻璃的折射率，两位同学分别用圆规及刻度尺作出了完整光路和若干辅助线，如图甲、乙所示．在甲、乙图中能够仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是图（选填“甲”或“乙”），所测玻璃折射率的表达式n= （用代表线段长度的字母ED、FG表示）．2．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P1、P2，然后在玻璃砖的另一侧观察，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和P4，使P3挡住P1和P2的像，P4挡住P3以及P1和P2的像，在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓，如图甲所示，其中O为两圆弧圆心，图中已画出经P1、P2点的入射光线。

(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)为了保证在弧面CD得到出射光线，实验过程中，光线在弧面AB的入射角应适当________(填“小一些”“无所谓”或“大一些”)(5)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象，由图象可知该玻璃的折射率n＝________3．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，（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=____。

高考物理系统性复习 (考点分析) 第二节实验：测定玻璃的折射率(附解析)

【考点分析】第二节实验：测定玻璃的折射率【考点一】实验的原理与操作【典型例题1】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图；(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＝________(保留三位有效数字)．(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P1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________(填“A”或“B”)．【解析】(1)分别连接玻璃砖两侧的大头针所在的点，并延长与玻璃砖边分别相交，标出传播方向，然后连接玻璃砖边界的两交点，即为光线在玻璃砖中传播的方向．光路如图所示．(2)设方格纸上正方形的边长为1，光线的入射角为i，折射角为r，则sin i＝5.35.32＋42＝0.798，sin r＝2.22.22＋3.62＝0.521.所以玻璃的折射率n＝sin isin r＝0.7980.521＝1.53.(3)由题图乙可知，光线P1P2入射到玻璃砖上时，相当于光线射到了一个三棱镜上，因此出射光线将向底边偏折，所以出射光线过P3和A.【答案】(1)如解析图所示(2)1.53(说明：±0.03范围内都可)(3)A【考点二】数据处理及误差分析【典型例题2】在测定玻璃砖折射率的实验中。

(1)实验中，下列做法正确的是______(填选项前的字母)。

A．入射角不宜太小B．为了测量的准确性，必须选用平行玻璃砖来测量C．在白纸上放好玻璃砖后，可以用铅笔贴着光学面画出界面D．为了减小实验误差，应该改变入射角的大小，多做几次实验(2)甲同学在确定玻璃砖的光线入射界面aa'和出射界面bb'时，不慎使玻璃砖出现了平行移动，出现的状况如图所示，其他操作均正确，甲同学测得的折射率与真实值相比将______(填“偏大”“偏小”或“不变”)。

2020年高考物理总复习：实验：测定玻璃的折射率

【答案】(1)0.25 4.8×10－7 (2)D
2．用双缝干涉测光的波长，实验装置如图甲所示．用测量头来测量亮纹中心的距离．测量头由分划板、目镜(如图乙所示)，记下此时手轮上的螺旋测微器读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的读数．
【解析】(1)确定 P3 大头针的位置的方法是插上大头针 P3，使 P3 挡住 P1、P2 的像．确定 P4 大头针的位置
的方法是插上大头针 P4，使 P4 挡住 P3 和 P1、P2 的像，
A、C 错误，B、D 正确．
(2)如图，光线在 aa′面的折射角为 α，折射角为 β，
则根据折射定律得：玻璃砖的折射率 n＝ssiinn
(2)另一同学按实验装置安装好仪器后，观察到光的干涉现象效果很好．若他对实验装置作了一下改动后，在像屏上仍能观察到清晰的条纹，且条纹数目有所增加．以下改动可能实现这个效果的是__________．
A．仅将滤光片移至单缝和双缝之间 B．仅将单缝远离双缝移动少许 C．仅将单缝与双缝的位置互换 D．仅将红色滤芯光片换成绿色的滤芯光片
(4)光波波长很短，Δx、L 的测量对波长 λ 的影响很大，L 用毫米刻度尺测量，Δx 利用测量头测量．可测多条亮纹间距再求Δx，采用多次测量求 λ 的平均值法，可减小误差．
考点1 ► 测定玻璃的折射率
例 1 如图所示，某同学利用方格坐标纸测定半圆形玻璃砖的折射率，OA 是画在纸上的直线，他在直线 OA 适当位置先后竖直插上 P1、P2 两枚大头针，如图所示放上玻璃砖(如粗黑线所示)，然后插上 P3、P4 大头针．
(4)实验时入射角不宜__过__小___，否则会使入射角和折射角的值偏小，增大测量误差；入射角也不宜__过__大____，否则在 bb′一侧要么看不到 P1、P2 的虚像，要么看到 P1、 P2 的像模糊不清，并且变粗，不便于插__大__头___针__P_3、___P_4_．

2020年高考物理第二轮复习《测量玻璃的折射率》专题练习(Word版附答案)

测量玻璃的折射率1.“测量玻璃的折射率”实验中，如图是在纸上留下的实验痕迹，其中直线a、a′是描在纸上的玻璃砖的两个边。

(1)在玻璃砖的一侧竖直插两枚大头针A、B，在另一侧再竖直插两枚大头针C、D。

在插入第四枚大头针D时，要使它挡住________________。

(2)某同学根据n＝L1L2计算玻璃的折射率。

请在图中括号里标出要测的物理量L1、L2。

2. 如图甲所示，在测量玻璃折射率的实验中，两位同学先在白纸上放好截面是正三角形ABC的三棱镜，并确定AB和AC界面的位置。

然后在棱镜的左侧画出一条直线，并在线上竖直插上两枚大头针P1和P2，再从棱镜的右侧观察P1和P2的像。

(1)此后正确的操作步骤是________。

A．插上大头针P3，使P3挡住P2的像B．插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像C．插上大头针P4，使P4挡住P3的像D．插上大头针P4，使P4挡住P1、P2的像和P3(2)正确完成上述操作后，在纸上标出大头针P3、P4的位置(图中已标出)。

为测量该种玻璃的折射率，两位同学分别用圆规及刻度尺作出了完整光路图和若干条辅助线，如图乙、丙所示。

能够仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是图________(填“乙”或“丙”，所测玻璃折射率的表达式n＝________(用代表线段长度的字母ED、FG表示)。

3.在“测玻璃的折射率”实验中：(1)为了取得较好的实验效果，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P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些。

其中正确的是________。

(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1所示，则他测得的折射率________(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，如图2所示，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，则他只需要测量________________，就可求出玻璃的折射率n＝________。

高考物理《实验：测定玻璃的折射率用双缝干涉测量光的波长》真题练习含答案

高考物理《实验：测定玻璃的折射率用双缝干涉测量光的波长》真题练习含答案1．(1)如图所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa′和bb′.O为直线AO 与aa′的交点．在直线AO上竖直地插上P1、P2两枚大头针．下面关于该实验的说法正确的是________；A．插上大头针P3，使P3挡住P2和P1的像B．插上大头针P4，使P4挡住P3、P2和P1的像C．为了减小作图误差，P3和P4的距离应适当大些D．为减小测量误差，P1、P2的连线与玻璃砖界面的夹角应越大越好(2)某同学在纸上画出的界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系如图所示，他的其他操作均正确，且均以aa′、bb′为界面画光路图．则该同学测得的折射率测量值________真实值．(填“大于”“小于”或“等于”)答案：(1)ABC(2)小于解析：(1)确定大头针P3的位置的方法是大头针P3能挡住P1和P2的像，A正确；确定大头针P4的位置的方法是大头针P4能挡住P3和P1、P2的像，B正确；为了提高测量的精确度，P3、P4之间的距离应适当大一些，C正确；P1和P2的连线与法线的夹角尽量大些，即P1、P2的连线与玻璃砖界面的夹角适当小些，折射角也会大些，折射现象较明显，角度的相对误差会减小，故D错误．(2)依题意作出光路图如图所示，从图可知，虚线所对应折射角的测量值大于实线所对应的真实折射角，根据折射定律可知，折射率为n＝sin isin r，因为折射角偏大，可知测量值小于真实值．2．[2023·海南卷][本题第(2)小问的物理量是根据题目编写的，与原题有些许出入]如图所示，在用激光测玻璃砖折射率的实验中，玻璃砖与光屏P平行放置，从另一侧用激光笔以一定角度照射，此时在光屏上的S1处有激光点，移走玻璃砖，光点移到S2处，(1)请在图中画出激光束经玻璃砖折射后完整的光路图；(2)已经测出AB＝l1，OA＝l2，S1S2＝l3，则折射率n＝________(用l1、l2、l3表示)；(3)若改用宽度比ab更小的玻璃砖做实验，则S1S2间的距离会________(填“变大”“变小”或“不变”).答案：(1)如图所示(2)l1(l1－l3)2＋l22（l1－l3）l21＋l22(3)变小解析：测玻璃砖折射率的实验(1)光线穿过平行玻璃砖的出射光线和入射光线平行，过S1作BS2的平行线，交ad于C 点，连接OC，光路图如答图所示．(2)根据几何关系可知，入射角的正弦值sin i＝l1l21＋l22，折射角的正弦值sin r＝l1－l3(l1－l3)2＋l22，根据折射定律n＝sin isin r＝l1(l1－l3)2＋l22（l1－l3）l21＋l22.(3)若玻璃砖的宽度变小，ad边与两条光线的交点距离变小，即BC变小，则S1S2间的距离也会变小．3．在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如图)：(1)下列说法正确的有________．(填选项前的字母)A ．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝B ．测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐C ．为了减小测量误差，可用测微目镜测出n 条亮纹中心间的距离a ，求出相邻两条亮纹间距Δx ＝a n －1(2)将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹的中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图甲所示，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图乙所示，则图甲读数为________mm ，求得这种色光的波长λ＝________m ．(已知双缝间距d ＝0.2 mm ，双缝到屏间的距离L ＝700 mm ，结果保留两位有效数字)答案：(1)BC (2)2.320 6.6×10－7解析：(1)调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，不需放单缝和双缝，A 错误；测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐，B 正确；n 条亮纹之间有n －1个间距，相邻条纹的间距为Δx ＝a n －1 ，C 正确．(2)图甲中螺旋测微器的固定刻度读数为2 mm ，可动刻度读数为0.01×32.0 mm ＝0.320 mm ，所以最终读数为2.320 mm.图乙中螺旋测微器的固定刻度读数为13.5 mm ，可动刻度读数为0.01×37.0 mm ＝0.370 mm ，所以最终读数为13.870 mm ，则有Δx ＝13.870－2.3205mm ＝2.310 mm ，根据双缝干涉条纹的间距公式Δx ＝l d λ，可得λ＝d Δx l，代入数据得λ＝6.6×10－7 m ．。

2020新课标高考物理总复习第84课时测定玻璃的折射率(实验增分课)

第84课时测定玻璃的折射率 (实验增分课)
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一、实验目的
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1．测定玻璃的折射率。
2．学会用插针法确定光路。二、实验原理
如图所示，当光线 AO1 以一定的入射角 θ1 穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线 AO1 对应的出射光线 O2B，从而求出折射光线 O1O2 和折射角 θ2，再根据 n＝ssiinn θθ12算出玻璃的折射率。
3．把长方形玻璃砖放在白纸上，并使其长边与 aa′重合，再用三角板画出玻璃砖的另一边 bb′。
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4．在线段 AO 上竖直地插上两枚大头针 P1、P2。 5．从玻璃砖 bb′一侧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 的像挡住。再在 bb′一侧插上两枚大头针 P3、P4，使 P3 能挡住 P1、P2 的像，P4 能挡住 P3 本身及 P1、P2 的像。 6．移去玻璃砖，在拔掉 P1、P2、P3、P4 的同时分别记下它们的位置，过 P3、P4 作直线 O′B 交 bb′于 O′。连接 O、 O′， OO′就是玻璃砖内的折射光线。∠AON 为入射角， ∠O′ON′ 为折射角。
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(3)用所测物理量计算折射率的公式为 n＝____________。 (4)为了保证在弧面 CD 得到出射光线，实验过程中，光线在弧面 AB 的入射角应适当____________(填“小一些”或“大一些”)。 (5)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＝__________。
n＝ssiinn

实验十八测定玻璃的折射率

实验十八测定玻璃的折射率第一关：基础关展望高考基础知识（一）实验目的：测定玻璃的折射率（二）实验原理：如图所示，要确定通过玻璃的折射光线，是通过插针法找出跟入射光线OA对应的出射光线O′ B，就能求出折射光线OO′和折射角r. 再根据折射定律就可计算出玻璃的折射率sinin=sinr（三）实验器材：玻璃砖；白纸；木板；大头钉；图钉；三角板；量角器；铅笔（四）实验步骤：（1）把白纸用图钉钉在木板上.（2）在白纸上画一条直线aa′作为界面，画一条线段AO作为入射光线，并过O点画出界面aa′的法线NN′ .（3）把长方形的玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边跟aa′对齐，并画出玻璃砖的另一个长边bb′ .（4）在AO线段上竖直地插上两枚大头针P1、P2.（5）在玻璃砖的bb′一侧竖直地插上大头针P3时，用眼睛观察调整视线要使P3能同时挡住P1和P2的像.（6）同样地在玻璃砖的bb′一侧再竖直地插上大头针P4 时，使P4能挡住P3本身和P1、P2的像.7）记下P3，P4的位置，移去玻璃砖和大头针，过P3、P4引直线O′B 与bb′交于O′点，连结OO′，OO′就是玻璃砖内的折射光线的方向.入射角i= ∠AON，折射角r= ∠O′ ON′8）用量角器量出入射角i 和折射角r 的度数（9）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）用上面的方法分别求出入射角是15°、30°、45°、60°和75°时的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，把这些数据也记在表格里.（11）算出不同入射角时sini的值.比较一下，看它们是否接近一个常数，求出几次实sinr验中测的sini的平均值，就是玻璃的折射率.sinr第二关：技法关解读高考解题技法一、实验注意事项技法讲解1. 插针P1与P2,P 3与P4的间距要适当地大些,不要靠得太近,选择玻璃砖时其宽度宜大些这样可减小确定光路方向时出现的误差,提高测量的准确度. 另外, 插针要竖直.2. 入射角不能太小（接近零度）, 也不能太大（接近90°）, 最好选在30°到60°之间, 因为入射角太小时,折射角就更小, 测量的相对误差增大,而入射角太大时,导致反射光太强,折射光太弱, 不易观察,很难确定P3,P 4的位置.3. 如果插针P1,P2 的入射光线的折射光线射向玻璃砖右侧出现隔着玻璃砖沿P2,P 1的方向观察不到P1,P 2两插针的情况种情况, 可将玻璃砖沿aa′界面向右平移典例剖析例 1 在用插针法测定玻璃的折射率的实验中，某同学操作步骤如下：①将记录光路的白纸铺放在平木板上；②手拿玻璃砖的毛面或棱，将其轻放在白纸上；③用铅笔环绕玻璃砖画出边界aa′和bb′；④在aa′上选择一点O，作为不同, 且入射角又大于某一数值,会, 此时的光路图如图所示,遇到这入射角的入射光线的共同入射点，画出入射角i 分别为0°,30 °,45 °的入射光线；⑤用“插针法”分别得到各条入射光线的折射光线，观察时着重看大头针帽是否在一条直线上，取下玻璃砖、大头针，连接各针孔，发现所画折射光线中有两条相交，量出各个折射角r; ⑥按公式分别计算sini，取三个值的算术平均值sinr以上步骤中有错误或不妥之处的是________ ；应改正为_________________ .解析：在本题中步骤③操作不当，不应该用玻璃砖代替直尺画两界面aa′ ,bb ′，这样很容易破坏光学面. 步骤④中入射角不应该取0°，这样无法确定折射角. 步骤⑤中，观察时应着重看大头针的针脚部分不应看针帽部分是否在同一直线上.答案：③④⑤ ③应用直尺画aa′, ④入射角不应为0°，⑤应看针脚是否在同一直线上技法讲解此实验是通过测量入射角和折射角,然后查数学用表,找出入射角和折射角的正弦值, 再代入n=sin 1中求出玻璃的折射率. 除运用此法之外,还可运用以下处理数据的方法.sin 2(1) 平均值法:在找到入射光线和折射光线以后, 以入射点O 为圆点, 以任意长为半径画图, 分别与AO 交于 C 点, 与OO′( 或OO′的延长线)交于D点,过C,D两点分别向NN′作垂线,交NN′ 于C′,D′,用直尺量出CC′和DD′的长,如图所示,由于sinαCC DD sin CC= ,sin β = , 而CO=DO所, 以折射率n= = .CO DO sin DD重复以上实验, 求得各次折射率计算值, 然后求出平均值即为玻璃砖折射率的测量值sin(2) 图象法: 根据折射定律可得:n= 1.sin 21 因此有：sin θ 2= sin θ1.n可利用sin θ 2-sin θ 1图象处理数据：如图所示，可得到一条过原点的直线，求解图线的斜率，设斜率为1 的折射率n= .k k, 则k=1，故玻璃n如果没有两面平行的玻璃砖使用三棱镜 , 半圆形玻璃砖等 , 也能测出这些形状玻璃的折射率 . 仍然采用插针法 , 以三棱镜为例, 可以按如图所示确定入射光线 AO,出射光线 O ′B,则 OO ′为折射光线 ,用量角器量出 θ 1, θ 2,即可求出折射率 n= sin 1sin 2典例剖析例 2 某同学由于没有量角器，在完成了光路图以后，以 O 点为圆心， 10.00cm 长为半径画圆，分别交线段 OA 于 A 点，交 O 和 O ′连线延长线于 C 点.过 A 点作法线 NN ′的垂线 AB 交 NN ′于 B 点，过 C 点作法线 NN ′的垂线 CD 交 NN ′于 D 点，如图所示 . 用刻度尺量得 OB=8.00cm,CD=4.00cm. 由此可得出玻璃的折射率 n= .解析：该同学利用“单位圆法”确定入射角和折射角的正弦值AB. 入射角的正弦值为 AB ，OACD折射角的正弦值为，其中 OA=OC=10.00cm ，折射率OCOCn=1.50.答案： 1.50ABn= C O D A C A D B ，代入数值可求得例 3 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，在棱镜的一侧插上两枚大头针 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 n= _____________ . 解析：（ 1）如图所示 .（2）需要测量的物理量有：入射角 α，折射角 γ, 见图3）n= sin 用量角器量出 α 、 γ ，从三角函数表中查出 sinsin α ,sin γ的值代入可求出 n.答案：（1）见解析图（2）入射角α折射角 γ （3）sin sin三、实验误差来源与分析技法讲解实验误差的来源：（1）插针时 P 3、 P 4位置不准确，造成光路确定不准确（ 2）在确定 bb ′时，玻璃砖发生移动 .（3）测入射角、折射角时存在偶然误差 . 为了尽量减小实验误差，在插针时透过玻璃砖观察大头针 P 1、P 2的像，调整视线方向，直到 P 2挡住 P 1的像. 再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 3及 P 1、 P 2的像，记下 P 3、P 4的位置 .典例剖析例 4 在利用插针法测定玻璃折射率的实验中：（ 1）甲同学在纸上确定玻璃砖的另一个界面 bb ′时，不自觉地碰了玻璃砖使它向 aa ′方向平移了少许，如图（甲）所示 .（2）如图（乙）所示，乙同学利用插针法确定入射光线、折射光线后，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 .答案：偏大偏小第三关：训练关笑对高考随堂训练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 ．玻璃砖的宽度宜大些 B ．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、P 2 及 P 3、P 4之间的距离应适当大些解析：玻璃砖的宽度大些，在某一入射角时，折射光线出射时其侧移明显，便于插针和测量，减小误差， A 对；而入射角若尽量小，则光在玻璃中的折射角更小，增大了测量的相对误差， B 错；大头针之间的距离适当远些，且垂直地插在纸面上，可使出射光线和折射光线定位准确，从而减小实验误差 .答案： ACD（2）乙同学在画界面时，不自觉地将两界面如图（乙）所示 . 则他测得的折射率 _____ aa ′ ,bb ′间距离画得比玻璃砖宽度大些，选填“偏大” “偏小”或“不变” ）解析：（ 1）如图（甲）所示甲同学利用插针法确定的入射角不受影响，但测得的折射角比真实值偏小，所以测得的折射率偏大2.某同学做测定玻璃折射率实验时 ,用他测得的多组入射角θ1 与折射角θ2作出sin θ1-sin θ2图象如图所示 .下列判断中哪些是正确的 ( )A ．他做实验时，研究的是光线从空气射入玻璃的折射现象B ．玻璃的折射率为 0.67C ．玻璃的折射率为 1.5D ．玻璃临界角的正弦值为 0.67解析：由 sin θ 1-sin θ 2图象可知， sin 1= 1 =1.5>1, 而介质的折射率都比真空 (或 sin20.67空气)的 n 0=1大，故光是从空气射入玻璃的，入射角为 θ1,A 项正确 . 由折射率定义知n=1.5,C 1正确， B 错误.由临界角定义知临界角的正弦值sin θ= 0.67 ，D 正确.n答案： ACD3. 在测定玻璃的折射率实验中，所用玻璃砖的两表面不平行，如图所示，所测得的折射率将 ()A ．偏大B ．偏小C ．不变D ．无法确定解析：本实验用插针法确定折射光路，与 aa ′,bb ′是否平行无关，只要操作正确，就可以准确确定折射光线，从而由折射定律求出折射率 n, 当然，因 aa ′与 bb ′不平行，光线折射出玻璃砖后与入射到界面 aa ′的入射光线不再平行 .答案： C4．两个同学各设计了一个数据记录表格，而且都已完成了计算，你认为谁是对的 ______________________________________________________________________甲设计的表格是：如下图所示， 2≠θaa ′和2,1乙设计的表格是：解析：测玻璃的折射率实验，其原理是应用折射定律 n= sini 计算 n 值.入射角 i 与折射 sinr角 r 要对应，每一个入射角 i 必对应一定的折射角 r ；为减小误差，最终应对求得的 n 值求平均值，而不是求入射角 i 或折射角 r 的平均值 .答案：甲5.如图所示，用底面是半圆形的玻璃砖做测定玻璃折射率的实验 .在白纸上画直角坐标系 xOy,玻璃砖 M 放在白纸上，其底面的圆心在 O 点，直边与 x 轴重合 .OA 是画在纸上的直线， P 3 能挡住 P 1、P 2的像， α是直线 OA 与 y 轴正方向的夹角，β是直线 OP3与 y 轴负方向的夹角 .测出角 α和β，便可求得玻璃的折射率 .已知该玻璃砖的折射率在 1.5 ～1.8 之间，以下操作正确的是 ()A. 让 α=30°B. 让 α=60°C. 让 α=75°D.使 P 1、P 2间的距离适当大一些答案： AD6. 在做“测定玻璃的折射率” 的实验时，某同学为了避免笔尖接触玻璃砖表面，画出的两条直线a′b′和c′ d′都比玻璃砖的实验侧面向外平移了一些 (如图所示) ，其他操作都正确，画出光路图时他也以a′b′和 c ′ d ′直线为标准找出两个交点 O 、 O ′，连成折射光线 OO ′以后再进行测量和计算，他测出的玻璃折射率 n 值将 .解析：两条界面线 a ′ b ′和 c ′d ′之间的距离大于实际玻璃砖两个侧面之间的距离，使画出的入射点向左偏移，而光线从玻璃砖射出的点向右偏移，使画出的折射角 θ′ 2比实际的折射角θ 2大（如右图所示）由折射定律 n= sin 1算得的玻璃折射率将偏小 .sin 2 答案：偏小7. 如图所示是一透明的圆柱体，其半径为 R. 现要测其折射率，某同学利用玩具激光器等器材，仅用量角器测量入射角，就计算出了它的折射率. 他的主要实验步骤如下，请将操作步骤 C 补充完整，并在图中作出光路图，写出折射率的表达式 .A.用圆规在白纸上画半径为 R 的圆，并画出一条直径 AB ； B.透明的圆柱体放在白纸上，使其边缘与半径为 R 的圆重合； C.让激光束平行 AB 射向圆柱体，调整入射光线的入射点，使 _____ D.记下入射点，画出入射角； E. 用量角器测量入射角 α，则折射率的表达式为 _______ .解析：测折射率的关键是定点，以确定折射光线测量折射角 . 该同学没有定点，说明折射光线过 B 点，且折射角与入射角有定量关系 .设光线 P 经透明的圆柱体折射后经过 B 点，光路图如图所示 .由几何关系知：α =2θ，由折射率的定义式得： sinn= sin /2答案：折射光线过 B 点光路图如下图所示 sin n= sin / 28. 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，在一个圆盘上，过其圆心 O 作两条互相垂直的直线 BC 、EF.在半径OA上，垂直盘面插上两枚大头针P1、P2，并保持位置不变. 每次测量时让盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使得液面与直径BC相平，EF 作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察P1、P2的像，并在圆周上插上大头针P3，使P3正好挡住P1、P2的像. 同学们通过计算，预先在BC 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.(1) 若∠ AOF=30°,OP3与OC的夹角为30°,则P3处所刻折射率的值为___(2)图中P3?P4 两位置哪一处所对应折射率值大?答: _______________ .(3) 作AO 的延长线交圆周于K,K 处对应的折射率值应为答案:(1)1.73 (2)P4 (3)1。

2020年高考物理光学实验之测量玻璃的折射率试题专攻(17页)

2020年高考物理光学实验之测量玻璃的折射率试题专攻物理试题1．如图a所示，在测量玻璃折射率的实验中，两位同学先在白纸上放好截面是正三角形ABC 的三棱镜，并确定AB和AC界面的位置．然后在棱镜的左侧画出一条直线，并在线上竖直插上两枚大头针P1和P2，再从棱镜的右侧观察P1和P2的像．（1）此后正确的操作步骤是．（选填选项前的字母）A．插上大头针P3，使P3挡住P2的像B．插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像C．插上大头针P4，使P4挡住P3的像D．插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像（2）正确完成上述操作后，在纸上标出大头针P3、P4的位置（图中已标出）．为测量该种玻璃的折射率，两位同学分别用圆规及刻度尺作出了完整光路和若干辅助线，如图甲、乙所示．在甲、乙图中能够仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是图（选填“甲”或“乙”），所测玻璃折射率的表达式n= （用代表线段长度的字母ED、FG表示）．2．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P1、P2，然后在玻璃砖的另一侧观察，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和P4，使P3挡住P1和P2的像，P4挡住P3以及P1和P2的像，在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓，如图甲所示，其中O为两圆弧圆心，图中已画出经P1、P2点的入射光线。