学案实验：测定玻璃砖的折射率

课题实验：测定玻璃砖的折射率

【学习目标】

1.知道测定玻璃折射率的实验原理、器材、步骤

2.会进行数据处理和误差分析

【学习过程】

一、实验目的：测定玻璃的折射率

二、实验原理：

三、实验器材

一块两面平行玻璃砖，白纸，木板，大头针（4枚），量角器（或圆规、三角板），刻度尺四、实验步骤（以下填写参考上图所做标示）

⒈把白纸铺在木板上。

⒉．在白纸上画一直线aa'作为界面，过aa'上的一点O画出界面的法线，并画

一条线段作为入射光线。

⒊把长方形玻璃砖放在白纸上，并使其长边与aa'重合，再用直尺画出玻璃的另一

边bb'。

⒋在线段AO上竖直地插上两枚大头针、。

⒌从玻璃砖bb'一侧透过玻璃砖观察大头针、的像，调整视线方向直到

P1的像被P2的像挡住。再在bb'一侧插上大头针、，使能挡住P1、

P2的像，能挡住P1、P2的像及P3本身。

⒍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'，就是玻璃砖内折射光线的方向。为

入射角，为折射角。用量角器量出入射角和折射角的度数。查出它们的正弦值，

并把这些数据填入记录表格里。

⒏用上述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，记录在表格里。

⒐算出不同入射角时的值，比较一下，看它们是否接

近一个常数。求出几次实验测得的的平均值，这就是这

块玻璃的折射率。

五、实验注意事项

⒈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

禁把玻璃砖当直尺用；⒉实验过程中，玻璃砖在纸面上的位置不可移动；⒊插针

P1与P2、P3与P4的间距要适当地大些，以减小确定光路方向时出现的误差；⒋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P1、P2的像；5. 针要竖直插在纸面上；6. 本实验中如果采用的

不是两面平行玻璃砖，如采用三棱镜，半圆形玻璃砖等，只是出射光和入射光不平

行，但一样能测出折射率。

六. 数据处理及误差分析

1、转换法（如左图）

2、图像法（如右图）【典型例题】

例1：某同学用圆柱形玻璃砖做测定玻璃折射率的实验．先在白纸上放好圆柱形

玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在圆柱形玻璃砖另一侧

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相继又插上两

枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，使P4挡住P3和P1、P2的像，在

纸上标出的大头针位置和圆柱形玻璃砖的边界如图所示．

⑴在图上画出所需的光路．

⑵为了测量出玻璃砖折射率，需要测量的物理量有

（要求在图上标出）．

⑶写出计算折射率的公式n＝．

例2：某同学由于没有量角器，他在完成了光路图以后，以O点为圆心、

10.00 cm为半径画圆，分别交线段OA于A点，交OO′连线的延长线于C点，

过A点作法线NN′的垂线AB交NN′于点B，NN′的垂线CD交NN′于D点，

如图13-1-14所示.用刻度尺量得OB=8.00 cm,CD=4.00 cm,由此可得出

玻璃的折射率n=_____________.

例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

如图中①、②和③所示，其中甲、丙同

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_________________.

例4、如图13-1-9所示，一储油圆桶，底面直径与桶高均为d，当桶内无油时，从某点A恰能看到桶底边缘上的某点B，当桶内油的深度等于桶高一半时，在A点沿AB

方向看去，看到桶底上的C点，C、B相距

4

1

d，由此可得油的折射率n=________

_________；光在油中传播的速度v=_________________m/s（结果可用根式表示）. 【巩固练习】

1．一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖，经折射

分成两束单色光a、b.已知a光的频率小于b光的频率.

图中哪个光路图可能是正确的（）

【记录天地】【完善空间】【记录天地】【完善空间】

2．在利用插针法测定玻璃砖折射率的实验中：

(1)甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa ′和bb ′后，不小心碰了玻璃砖 使它向aa ′方向平移了少许，如图甲所示．则他测出的折射率将__________ (选填“偏大”“偏小”或“不变”)；

(2)乙同学在画界面时，不小心将两界面aa ′、bb ′间距画得比玻璃砖宽度大些，如 图乙所示，则他测得折射率__________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)．

3．在测定玻璃的折

射率的实验中，对一块两面平行的玻璃砖，用插针法找出与入

射光线对应的出射光线，现在甲、乙、丙、丁四位同学分别做出如图所示的四组插 针结果．(1)从图看，肯定把大头针插错了的同学是________． (2)从图上看，测量结果准确度最高的同学是______．

4、（2010福建）19．（1）（6分）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，做出的光路图及测出的相关角度如图所示。①次玻璃的 折射率计算式为n=__________（用图中的12θθ、表示）；②如果有几块宽度大小不同 的平行玻璃砖可供选择，为了减少误差，应选用宽度_____（填“大”或“小”）的玻 璃砖来测量。

5、一些具体问题，下列说法正确的是（ )

A.为了减少作图误差，P 3和P 4的距离应适当取大些

B.为减少测量误差，P 1、P 2与玻璃砖界面的夹角应取大一些

C.若P 1、P 2的距离较大时，通过玻璃砖会看不到P 1、P 2的像

D.若P 1、P 2连线与法线NN′间夹角较大时，有可能在bb′一侧就看不到P 1、P 2的像

6.(2006全国高考理综Ⅱ)如图13-1-12所示，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（光线不能通过表面）.现要测定此玻璃的折射率.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，如图所示.然后，在 白纸上竖直插上两枚大头针P 1、P 2（位置如图）.用P 1、P 2的连线表示入射光线.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.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. 写出用θ1、θ2表示的折射率公式为n ＝____________________. 7、（2008年高考物理模拟试卷）如图所示，将刻度尺直立在装满某种透明液体的宽 口瓶中（液体未漏出），从刻度尺上A 、B 两点射出的光线AC 和BC 在C 点被折射和反 射后都沿直线CD 传播，已知刻度尺上相邻两根长刻度线间的距离为1 cm ，刻度尺右 边缘与宽口瓶右内壁间的距离d=2.5 cm ，由此可知，瓶内液体的 折射率n= （可保留根号）．

8．如图所示.在折射率为n ，厚度为d 的玻璃平板上方的空气中有一点光源S ，从点光 源S 发出的光线SA ，以角度θ入射到玻璃板上表面，经过玻璃板后从下表面射出，若 沿此光线传播的光从光源到玻璃板上表面的传播时间与光在玻璃中传播的时间相等， 则点光源S 到玻璃板上表面的距离L 应为多少？

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