测定玻璃砖的折射率

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测定玻璃的折射率

测定玻璃的折射率
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实验原理
01

02
如图1所示，折射定律可表示为：
实验原理
01
02
03
实验原理
光路法测量折射率若取线段OM=OP
实验仪器
读数显微镜、玻璃砖、白纸（或毫米方格纸）、大头针、直尺、量角器等
实验仪器
读数显微镜是一种用来精密测量位移或长度的仪器。可作长度测量，也可作观察使用。如测孔距、直径、直线距离及刻线宽度等。
目镜
物镜
调焦手轮
测微鼓轮
读数标尺
读数盘
读数标尺
载物平台
实验内容
一、视深法测量玻璃砖折射率 1、用读数显微镜测量用读数显微镜分别测出A、B、C点的位置，则h=AC,h’=BC 即可得：
实验内容
2、用视差法测量
二、光路法测定玻璃砖的折射率
实验内容
用激光器；用大头针用毫米方格纸
实验内容
实验目的
实验原理（简要原理，光路图，公式）
实验仪器（应写明仪器型号、规格、精度）
实验内容及步骤
测量数据及结果处理（画出数据表格、写明物理量和单位，计算结果和不确定度，写出结果表达式。注意作图要用坐标纸）
误差分析
撰写实验报告要求

物理实验——测定玻璃的折射率(视深法和插针法)概述

璃砖；木板；大头针；直尺；白纸等。
实验原理
(1)视深法：由折射定律
n1 sin i n2 sin
x tg ' h
n2 O n1 h' h Q' Q x i θ M
x tgi h
h tg sin cos i cos i n1 ' h tgi cos sin i 1 n21 sin 2 i
测定玻璃的折射率
（视深法和插针法）
实验目的：
1.利用折射定律测定玻璃的折射率； 2.了解视深法和光路法测量玻璃砖折射率的基本方法； 3.学习用大头针、直尺确定入射和出射光线的走向以及用视差法确定虚像的位置； 4.正确掌握激光器及读数显微镜的使用。
仪器与用具
He-Ne激光器；读数显微镜；玻
得：
h n1 ' h
（2）光路法：
E A M a h c B i N K O r Q P O' d C D N' G F b
sin i n sin r
sin i n sin r
KM KM sin i OM R
sin r QP QP OP R
KM sin i R KM n sin r QP QP R
实验内容：
（1）视深法测量玻璃砖折射率
①用读数显微镜测量（6次）
（2）光路法测量玻璃砖的折射率
数据处理：数据处理自拟表格，计算平均值、不确定度，表示测

专题19 测定玻璃砖的折射率(解析版)

高二物理寒假作业（章节补弱+自测提高）专题19 测定玻璃砖的折射率1．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1P 和2P ，再从棱镜的右侧观察1P 和2P 的像．（1）此后正确的操作步骤是________．A ．插上大头针3P ，使3P 挡住2P 的像B ．插上大头针3P ，使3P 挡住1P 、2P 的像C ．插上大头针4P ，使4P 挡住3P 的像D ．插上大头针4P ，使4P 挡住1P 、2P 的像和3P（2）正确完成上述操作后，在纸上标出大头针3P 、4P 的位置（图中已标出）。

为测量该种玻璃的折射率，某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，如图乙所示，能够仅通过测量ED 、FG 的长度便可正确计算出折射率__________（填“能”或“不能”）。

【答案】BD 不能【详解】（1）[1]此后正确的操作步骤是：插上大头针P 3，使P 3挡住P 1、P 2的像；插上大头针P 4，使P 4挡住P 1、P 2的像和P 3。

故选BD 。

（2）[2]根据折射定律可得12sin /sin /ED OD ED n FG OG FGθθ===由于OD 、OG 的长度关系不清楚，故不能仅通过测量ED 、FG 的长度便可正确计算出折射率。

2．在测量玻璃折射率的实验中：（1）小明同学在测某梯形玻璃砖的折射率，画玻璃砖边界时操作如图甲所示，请指出其不当之处：_________（写出一点即可）。

（2）小强同学在测量玻璃砖的折射率实验时，以通过入射光线P1P2（图片中未标出）的直线与玻璃砖的交点O为圆心，以某一适当长度R为半径画圆，与OA交于P，与OO′的延长线交于Q，从P和Q分别作玻璃砖界面的法线NN′的垂线，P′和Q′分别为垂足，如图乙所示，用刻度尺量得PP′=45mm，QQ′=30mm，则玻璃砖的折射率n=_________。

测定玻璃砖折射率误差的分析

测定玻璃砖折射率误差的分析引言折射率是材料光学性质的重要参数之一，测定材料的折射率对于材料的应用具有重要意义。

在这篇文档中，我们将讨论测定玻璃砖折射率时可能出现的误差，并进行相应的分析。

实验原理玻璃砖是一种常见的建筑材料，其折射率的测定可以通过测量光线通过玻璃砖时的折射角来实现。

实验中常用的方法是使用光的全反射现象，即从高折射率介质到低折射率介质中入射光线的折射角大于临界角，导致光线完全发生反射，不发生透射。

通过测量光线从玻璃砖表面发生全反射的临界角，可以间接计算出玻璃砖的折射率。

实验步骤1.准备一片平整、无瑕疵的玻璃砖样品。

2.准备一束单色光源，例如激光器或单色LED，并通过适当的光学装置使光线垂直入射到玻璃砖表面。

3.在测量平台上调整玻璃砖的倾斜角度，直到观察到光线从玻璃砖表面发生全反射的现象。

记录此时的倾斜角度。

4.使用直尺或测角器测量光线入射到玻璃砖表面的角度，并记录。

5.根据入射角和临界角的关系，计算出玻璃砖的折射率。

示例数据以下是通过测量得到的示例数据：测量次数入射角度（度）临界角度（度）1 30.5 46.32 30.2 45.83 30.3 45.94 30.4 46.25 30.1 45.7数据处理通过测量得到的入射角和临界角可以计算出玻璃砖的折射率。

首先，需要将角度转换为弧度。

然后，使用折射定律的公式将入射角度和临界角度之间的关系转化为折射率的表达式。

折射定律公式如下所示：n1 * sin(angle1) = n2 * sin(angle2)其中，n1是光线从空气到玻璃砖的介质1的折射率，angle1是入射角度，n2是玻璃砖的折射率，angle2是临界角度。

将角度转化为弧度的公式如下：radian = degree * (π/180)将给定的示例数据代入公式计算，可以得到玻璃砖的折射率。

以下是计算示例数据的结果：测量次数入射角度（度）临界角度（度）入射角度（弧度）临界角度（弧度）折射率1 30.5 46.3 0.533 0.807 1.512 30.2 45.8 0.527 0.799 1.533 30.3 45.9 0.529 0.801 1.504 30.4 46.2 0.530 0.805 1.525 30.1 45.7 0.525 0.797 1.54结果分析根据测量结果计算得到的平均折射率为1.52，折射率的标准差为0.02。

第2讲：测定玻璃砖的折射率

A
P1 · P ·2 O
·P3

第五步：在出射光线的大致位置再插入一枚大头针P4，眼睛从P4方向观察，不断移动大头针，直到遮住了P1、P2成的像。第六步：连接P3、P4就是出射光线
A
P1 · P ·2 O
P3 · ·P4

第五步：连接OO’，作O点的法线，作O’点的法线。第六步：量出θ1、θ2
A
P1 ·
θ1 O
θ2 O’
P2 · ·P3

第七步：代入折射率的公式 sin θ1 n sin θ2
第八步：改变θ1的夹角，重复上面的步骤，多次测量，最后取折射率的平均值。
入射角θ1 折射角θ2 折射率n

因为折射率与夹角无关，理论上测出的折射率是一样的，但由于误差的存在，所以取平均值。

问：这种方法要不要实际光源？答：不需要问：对入射光线有没有要求？答：没要求随便画一条作为入射光线就行了，问：关键是什么？答：关键是确定出射光线的位置
P1成的像在反向延长线上
A
P1 ·
P1 ·
θ1 O
θ2 O’
P3 · ·P4
眼睛从这里看
这就是大头针

第一步：把玻璃砖铺在白纸上问：为什么铺在白纸上？答：因为要在白纸上画光线。第二步：任意画一条光线AO
A O

第三步：在AO光线上插入2枚大头针P1、P2 第四步：在玻璃砖的另一侧出射光线的大致位置试插入一枚大头针P3，眼睛从P3方向观察。不断移动P3，直到挡住P1、P2成的像。
第2讲：测定玻璃砖的折射率
制作人：张光明
测定玻璃的折射率
光线1

读数显微镜测量玻璃砖折射率

记下其位置读数h3
n2 NP NP
【实验数据记录及处理】
表：测玻璃砖折射率单位：
【课后思考题】
1. 如何消除读数显微镜的视差？ 2. 调节读数显微镜时有哪些要求？
3. 读数显微镜的读数原理与千分尺相同，那么读数显微镜是否也存在零
点读数误差的情况？试分析（必要时画出简图）。 4. 分析视深法测折射率的误差主要来源和减小误差方法。
n2
NP NP′，方法如图（2-2 ），在显微镜载物平台上做一记号 P，调节镜筒高低位置，使P点的像最清晰，记下镜筒高度位置读数h1； 2. 将样品盖在P点上，再找出P点的清晰像，记下镜筒的位置读数h2；
3 最后在样品的表面KK′做一记号（正对P点）N，调节镜筒，使N点的像清晰，
读数显微镜测量玻璃砖的折射率
【实验目的】 1. 了解读数显微镜（移测显微镜）的结构及其工作原理
2. 学会使用移测显微镜的一般方法。
3. 测定玻璃砖的折射率。
【实验仪器】读数显微镜、玻璃砖
【实验原理】
像的视高法原理：若从垂直于一透明平行板玻璃的方向并透过它观察一物体时，则将观察到该物体的位置比直接观察（无平行板玻璃）时高，实质上这是像的视高原理。如图2-1所示，AA′表示两种不同媒质的分界面，上下媒质的折射率分别为n1和n2，且n1<n2，设有一物点P，以入射角入射于界面上Q点，经折射后沿QT方向进入上方媒质，折射角为γ。沿着折射线QT反方向延长，则和法线PN相交于P′点，P′点即为P 点的像。

实验：测定玻璃砖的折射率

实验报告：测定玻璃的折射率【实验目的】应用光的折射定律测定玻璃的折射率【实验原理】如图1所示，在玻璃砖的上方插两颗大头针P］和P2,在玻璃砖的下方观察时，由于光线的两次折射，P1和P2的虚像将在—和的位置。

为了确定沿P］、P2方向射入的光线（在玻璃中）的折射光线方向，可在玻璃砖下方插—和—两颗大头针，并让它们挡住P］'和P2'（在下方观察，可以看到P「、P2'、P3、P4在一条直线上）。

P］、P2的连线与玻璃砖上边缘交点为O，P3、P4的连线与玻璃砖上边缘交点为O'，连接O、O'即是玻璃中的。

测量入射角和折射角，利用即可得出玻璃的折射率。

【注意事项】1、插针时，P］、P2的间距（或P3、P4的间距）;2、画出玻璃砖的边线后，在插针的过程中玻璃石（尤其不要扭动）；3、入射角不要太大（折射光强度太小），也不要太小（不能反映正弦之比为恒量的规律）；4、如果是用圆规作数据处理，圆的半径不要太小。

【实验器材】玻璃砖、白纸、泡沫塑料板（图钉）、、三角板、量角器（或圆规）【实验步骤】1、将白纸用图钉钉在泡沫塑料板上。

2、将玻璃砖放在白纸上，借助三角板画出玻璃砖的__________ 。

3、按图1所示放好玻璃砖后，插上大头针与、P2。

4、在玻璃砖的下放观察P「P2的像，并用大头针挡住它们的像P「、P2'，将％插入白纸。

5、再用大头针___ 挡住P「、P2'和P3并插入白纸。

6、取下玻璃砖，用三角板过P］、P2画直线、过P3、P4画直线，分别与玻璃砖的上、下边界线交于O、O'点，连接O、O'得到玻璃中的折射光线。

7、量出入射角和折射角，用折射定律计算玻璃的折射率。

8、改变，重复2〜7步骤，多测几组。

【数据处理】数据组次入射角0 .折射角" sin0 ,sin e 2折射率n n的平均值12345。

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。

测定玻璃砖折射率数据处理三方法

测定玻璃砖折射率数据处理三方法邢台市第一中学史鸿耀高二物理教材测定玻璃砖的折射率实验是学生必修实验，该实验是测定固体折射率的一种粗略方法，现将数据处理做一下归纳方法。

方法一：用量角器测出入射角α、折射角β，
据折射率公式n=βαsin sin 可以计算出玻璃的折射率。

方法二：以O 1圆心以任意长为半径（半径要
尽能长些约10㎝）画圆交入射光线AO 1于M 点、
交折射光线O 1O 2于P 点，过M 、P 作NN 1的垂线MK 、PQ ，n=βαsin sin =1
1PO QP MO MK =QP MK ，据所推导的公式我们用刻度尺测出MK 、QP 的长度，即可求
出折射率n 。

方法三：在讲解该方法前先来推导一个例题，题
目如下：如图3所示，平板玻璃砖的厚度为h,其折
射率为n ，一束光以入射角α射向平板玻璃砖，试求
经玻璃砖出射光线相对入射光线的侧移量OA 是多
少？
解：设OO 1的长度为L ，侧移量OA 为△x ，折射角为β，据光的折射定律有：n=β
α
sin sin 在三角形△OO 1A 中，△x=Lsin(α-β)=βcos h (sinα cosβ-cosα sinβ)=hsinα-hcosα α
βcos sin =hsinα{1-ααsin 2
2cos -n } 借助上式只要我们用刻度尺测出h 和△x 、和入射角α则可以求出折射率n
小结：三种方法可以在一次数据处理中使用，开阔了学生的眼界，也起到验证作用。

N
1。

实验：测定玻璃的折射率

实验：测定玻璃的折射率1．实验原理：用插针法找出与入射光线AO对应的出射光线O′B，确定出O′点，画出折射光线OO′，然后测量出角θ1和θ2，代入公式计算玻璃的折射率．2．实验器材：白纸、图钉、大头针、直尺、铅笔、量角器、平木板、长方形玻璃砖．3．实验过程：(1)铺白纸、画线．①如图所示，将白纸用图钉按在平木板上，先在白纸上画出一条直线aa′作为界面，过aa′上的一点O画出界面的法线MN，并画一条线段AO作为入射光线．②把玻璃砖平放在白纸上，使它的长边跟aa′对齐，画出玻璃砖的另一条长边bb′.(2)插针与测量．①在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2，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挡住，再在观察的这一侧依次插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P1、P2的像及P3，记下P3、P4的位置．②移去玻璃砖，连接P3、P4并延长交bb′于O′，连接OO′即为折射光线，入射角θ1＝∠AOM，折射角θ2＝∠O′ON.③用量角器测出入射角和折射角，查出它们的正弦值，将数据填入表格中．④改变入射角θ1，重复实验步骤，列表记录相关测量数据．4．数据处理：计算每次的折射率n，求出平均值n.5．注意事项(1)玻璃砖应选用厚度、宽度较大的．(2)大头针要插得竖直，且间隔要大些．(3)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．1．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P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，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、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2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__________________．解析：(1)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 ′，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)根据折射率的定义可知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 . 答案：(1)见解析 (2)θ1和θ2(或线段EF 、OE 、GH 、OG 的长度) (3)n ＝sin θ1sin θ2⎝⎛⎭⎫或n ＝EF ·OG OE ·GH 2．在“测定玻璃的折射率”的实验中，某同学经正确的操作，插好了4枚大头针P 1、P 2和P 3、P 4，如图所示．(1)在坐标线上画出完整的光路图，并标出入射角θ1和折射角θ2.(2)对你画出的光路图进行测量，求出该玻璃的折射率n ＝________(结果保留2位有效数字)．解析：(1)过P 1、P 2作直线与玻璃砖长表面交于O 点，过O 点作长表面的垂线EF ，即为过O 点的法线；过P 3、P 4作直线与玻璃砖短表面交于O ′点，过O ′点作短表面的垂线MN ，即为过O ′点的法线；连接O 、O ′两点；从P 1到P 4在三段线段上依次标出方向．如图所示．(2)根据图可知sin θ1＝222＋22＝22 sin θ2＝112＋1.752＝465 根据折射率公式得n ＝sin θ1sin θ2＝22465＝1308＝1.4 答案：(1)见解析 (2)1.43．(2016·福建晋江联考)在“测定玻璃折射率”的实验中，如图所示为所插四枚大头针的位置，aa ′为事先确定好的玻璃砖的其中一平行边，bb ′为准确操作时应画出的玻璃砖的另一平行边．(1)如果在实验过程中不小心将玻璃砖向上平移了一些，bb ′移到图中虚线①位置，而在作光路图时aa ′不变，则所测得的折射率将________(填“偏大”“偏小”或“不变”)；(2)若所使用的玻璃砖的bb ′边与aa ′不平行(如图虚线②所示)，其他操作无误，则所测得的折射率将________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．解析：(1)如果在实验过程中不小心将玻璃砖向上平移了一些，bb ′移到图中虚线①位置，而在作光路图时aa ′不变，作出光路图如图所示，测量得到的入射角没有变化，而折射角偏小，根据折射率公式n＝sin i sin r可知，所测得的折射率将偏大．(2)测折射率时，只要操作正确，与玻璃砖形状无关．所以若所使用的玻璃砖的bb′边与aa′不平行，其他操作无误，则所测得的折射率将不变．答案：(1)偏大(2)不变课时规范训练[基础巩固题组]1．(多选)已知介质对某单色光的临界角为θ，则()A．该介质对此单色光的折射率为1 sin θB．此单色光在该介质中传播速度为c sin θ(c为真空中光速) C．此单色光在该介质中的波长是真空中波长的sin θ倍D．此单色光在该介质中的频率是真空中的1 sin θ解析：选ABC.介质对该单色光的临界角为θ，它的折射率n＝1sin θ，A正确；此单色光在介质中的传播速度v＝cn＝c sin θ，B正确；波长λ＝vf＝c sin θc/λ0＝λ0sin θ，C正确；光的频率是由光源决定的，与介质无关，D错误．2．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 bB．λa＞λb，n a＜n bC．λa＜λb，n a＜n bD．λa＞λb，n a＞n b解析：选B.由题图可知，在入射角相同的情况下，光线a的偏折程度小于光线b的偏折程度，因此光线a的折射率小于光线b的折射率，故选项A、D错误；由于折射率越大频率越高，因此光线a的频率小于光线b的频率，由c＝λν可知光线a的波长大于光线b的波长，选项B正确．3．某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n.如图甲所示，O是圆心，MN是法线，AO、BO分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径．该同学测得多组入射角i 和折射角r，作出sin i－sin r图象如图乙所示．则()。

测玻璃砖的折射率

实验过程：
p
P’
q
q’
a
a’
b
b’
m
n
1、铺平一张白纸
2、用铅笔画一条直线 aa’，作为玻璃砖对齐的上表面,画入射光线和法线
3、放玻璃砖，画出与下表面对齐的线bb’
4、在纸上插大头针p、 q,则pq方向为一条入射光线的方向
5、在平行玻璃砖另一侧观察，看到pq的像p’q’,插第三根大头针m挡住p’q’,插第四根大头针n挡住m。
a
a’
b
b’
3.某同学在画界面时，不慎将两界面aa’画
成下图所示，则他测得的折射率将
。
a
a’
b
b’
学生实验：测玻璃砖的折射率
问题：
玻璃是一种透明介质，光从空气入射到玻璃的界面上会发生折射，如何把玻璃的折射率测出来？
关于这个实验的一点想法：
1、根据折射率的定义：n sin i
要测折射率，必须知道与一个折射现象对
sin 应的折射角和入射角。
法线
空气
i
界面玻璃
r
实验器材：
玻璃砖白纸、大头针若干、铅笔、直尺、量角器
6、移走玻璃砖
实验分析：
实验做完了，现在我们来计算一下玻璃砖的折射率：
1、移走玻璃砖，白纸上
有四个大头针的针眼和
p
aa‘、bb’线段
q
2、连接mn交bb‘于o’
a
o
a’
再连接oo‘，标上光
的传播方向，就成一个
光路图了！
b
o’
b’ 3、用量角器可以量出
m
入射角和折射角，查
表得出它们的正弦值，
n

3-4.5 实验(一)：测定玻璃的折射率

图3.4-5-1
三、实验器材玻璃砖、量角器、直角三角板、方木板、白纸、大头针、图钉、玻璃砖、量角器、直角三角板、方木板、白纸、大头针、图钉、铅笔。铅笔。
四、实验步骤 1.用图钉将白纸固定在方木板上。用图钉将白纸固定在方木板上。用图钉将白纸固定在方木板上 2.在白纸上画直线作为玻璃砖的一个界面，过aa′上的一点画界面的法在白纸上画直线aa′作为玻璃砖的一个界面上的一点O画界面在白纸上画直线作为玻璃砖的一个界面，上的一点画界面aa′的法作为入射光线。线NN′，再画直线作为入射光线。，再画直线AO作为入射光线 3.把梯形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟对齐，画出玻璃砖的另外一边把梯形玻璃砖放在白纸上，对齐，把梯形玻璃砖放在白纸上使它的长边跟aa′对齐 bb′。。 4.在直线上竖直插上两枚大头针 1、P2，透过玻璃砖观察大头针 1、P2的在直线AO上竖直插上两枚大头针透过玻璃砖观察大头针P 在直线上竖直插上两枚大头针P 移动视线的方向，直到P 的像被P 的像挡住。像。移动视线的方向，直到 1的像被 2的像挡住。 5.再在观察者的这一侧插两枚大头针 3、P4，使P3挡住 1、P2的像，P4挡住 3、再在观察者的这一侧插两枚大头针P 挡住P 的像，挡住P 再在观察者的这一侧插两枚大头针 P2和P1的像。的像。 6.记下 3、P4的位置，移去玻璃砖和大头针。记下P 的位置，移去玻璃砖和大头针。记下 7.过P3、P4引一直线与bb′交于，O′B就表示沿方向入射的光线通过玻引一直线EB与交于交于O′，就表示沿AO方向入射的光线通过玻过就表示沿璃砖后的传播方向。璃砖后的传播方向。 8.连接连接OO′，OO′就是玻璃砖内折射光线的方向，入射角 1＝∠AON，折射角就是玻璃砖内折射光线的方向，连接，就是玻璃砖内折射光线的方向入射角θ ， θ2＝∠O′ON′。用量角器量出入射角和折射角，从三角函数表中查出它们的正弦。用量角器量出入射角和折射角，把这些数据记录在自己设计的表格里。值，把这些数据记录在自己设计的表格里。 9.用上面方法分别测出入射角是 °、45°、60°时的折射角，查出它们的用上面方法分别测出入射角是30° 用上面方法分别测出入射角是 ° °时的折射角，正弦值，把得到的数据记录在表格里。正弦值，把得到的数据记录在表格里。 10.算出不同入射角时算出不同入射角时sinθ1/sinθ2的比值。比较一下，看它们是否接近于一个的比值。比较一下，算出不同入射角时常数，求出几次测得的sinθ1/sinθ2的平均值，作为测量结果。的平均值，作为测量结果。常数，求出几次测得的

测定玻璃的折射率

透过玻璃砖看，大头针挡住P 【解析】 (1)透过玻璃砖看，P3大头针挡住 1、解析】透过玻璃砖看 P2两枚大头针的像．两枚大头针的像．
(2) sin∠EOD DE 6 ∠ n＝＝＝＝＝1.5 sin∠BOC CB 4 ∠
某同学用插针法测定玻璃砖的折射率，他的实验方法和操某同学用插针法测定玻璃砖的折射率，作步骤正确无误，作步骤正确无误，但他处理实验记录时发现玻璃砖的两个光学面aa′与不平行如图所示，不平行， ) 光学面与bb′不平行，如图所示，则( A．AO与O′B两条直线平行．与两条直线平行 B．AO与O′B两条直线不平行．与两条直线不平行 C．他测出的折射率偏大．变化4 变化 D．他测出的折射率不受影响．
三、实验器材玻璃砖、白纸、木板、大头针四枚、玻璃砖、白纸、木板、大头针四枚、图钉四量角器、三角板(或直尺铅笔．或直尺)、枚、量角器、三角板或直尺、铅笔．四、实验步骤 1．用图钉把白纸固定在木板上．．用图钉把白纸固定在木板上． 2．在白纸上画一条直线代表两种介质的．在白纸上画一条直线aa′代表两种介质的界面，上的一点O画出界面的法线界面，过aa′上的一点画出界面的法线上的一点画出界面的法线NN′，，并画一条线段AO作为入射光线．作为入射光线．并画一条线段作为入射光线 3．把长方形的玻璃砖放在白纸上，使它的一．把长方形的玻璃砖放在白纸上，个长边跟aa′对齐对齐，个长边跟对齐，并画出玻璃砖的另一长边 bb′.
ACD
变化6：变化：误操作的影响
在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，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′、与玻璃砖位置的关系分同学在纸上画出的界面、bb′与玻璃砖位置的关系分别如图甲、乙和丙所示，其中甲、别如图甲、乙和丙所示，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．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′、为界面画光路图为界面画光路图，正确，且均以、bb′为界面画光路图，则：三同学测 _？得的折射率与真实值相比？

读数显微镜测玻璃砖折射率

读数显微镜测玻璃砖折射率实验原理：当光线从绝对折射率为n 1的媒质1射向绝对折射率为n 2的媒质2时，在分界面上要发生折射，入射角i 1、折射角i 2和 n 1、n 2的关系是：n 1sin i 1= n 2sin i 2（1）若光线从空气（n 2=1）进入媒质（入玻璃砖n 1=n G ），则 n G =21sini sini （2）我们现在要测的玻璃砖折射率基本原理如图1所示，在两媒质的分界面下方是折射率为n 1（=n ）的媒质（如玻璃），上方是折射率为n 2（=1）的空气。

在分界面下实际深度为t 1处有物点p 1，肉眼从上方向下看p 1的像p 2的“视深”t 2比物p 1的实际深度小。

根据折射率原理可证得，当接近垂直方向观察时，折射率n 和物的实际深度t 1、视深t 2之间的关系是： n=21t t （3）；证明如下：根据折射定律，有nsin i 1= sin i 2，设入射角为i 2的光线与玻璃砖表面相遇于M 点，另OM =x ，则t 1=1tani x ，t 2=2tani x ，于是 t 2=121t tani tani =11221t cosi sini cosi sini =11221ncosi i sin n -1t ，上式表明，有p 1发出的不同方向光线，折射后的延长线不再交于一点，但对于接近法线方向的光线（i ≈0），若忽略O （i 2）的高级小量，则sin 2≈0 ，cosi ≈1 ，于是我们有 n=21t t 因此证得上式（3）。

因此，只要测出物的实际深度 t 1和视深t 2，即可得此媒质的折n 。

2o MP 1（物点）图（1） p1实验操作方法，在标有黑色点记号的白纸上压一块玻璃砖，此“点”就代表物点p 1。

先调整显微镜的目镜，是从目镜中能清楚地看到清晰的“点”的像，且和叉丝的像无视差，记下读数，即显微镜筒的位置y 2；拿起玻璃砖，再调节显微镜的高低（注注意不要转动调焦螺丝），再次看到“点”的像，记下显微镜的位置y 1。

2022-2023高中物理--光--实验一--测定玻璃砖的折射率

测定玻璃砖的折射率一、知识点梳理1.实验目的(1)明确光通过玻璃时的入射角、折射角.(2)掌握测定玻璃折射率的方法.2. 实验原理如图所示abcd 为两面平行的玻璃砖，入射角为1θ，折射角为2θ，据21sin sin θθ=n 计算出玻璃的折射率. 3.实验器材白纸，图钉，大头针，直尺，铅笔，量角器，平木板，长方形玻璃砖.4.实验步骤(1)如图所示，将白纸用图钉钉在平木板上.(2)在白纸上画出一条直线'aa 作为界面(线)，过'aa 上的一点O 画出界面的法线'NN ，并画一条线段AO 作为入射光线.(3)把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟'aa 对齐，画出玻璃砖的另一边'bb .(4)在直线AO 上竖直插上两枚大头针1P 、2P ，透过玻璃砖观察大头针1P 、2P 的像，调整视线方向直到2P 的像挡住1P 的像，再在观察者一侧竖直插上两枚大头针3P 、4P ，使3P 挡住1P 、2P 的像，4P 挡住3P 及1P 、2P 的像，记下3P 、4P 的位置.(5)移去大头针和玻璃砖，过3P 、4P 所在处作直线B O '与'bb 交于'O ，直线B O '就代表了沿AO 方向入射的光线通过玻璃砖后的传播方向.(6)连接'OO ，入射角1θ＝∠AON ，折射角2θ＝∠ON O '，用量角器量出入射角和折射角，从三角函数表中查出它们的正弦值，把这些数据记录在自己设计的表格中.(7)用上述方法求出入射角分别为30°、45°、60°时的折射角，查出它们的正弦值，填入表格中.(8)算出不同入射角的比值21sin sin θθ，最后求出在几次实验中所测21sin sin θθ的平均值，即为玻璃砖的折射率.5.数据处理处理方式一：在找到入射光线和折射光线以后，以入射点O 为圆心，以任意长为半径画圆，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，如图甲所示. 由于CO CC '1sin =θ，DO DD '2sin =θ，而DO CO =，所以折射率''21sin sin DDCC n ==θθ. 重复以上实验，求得各次折射率的计算值，然后求其平均值即为玻璃砖折射率的测量值.处理方式二：根据折射定律可得21sin sin θθ=n ，因此有12sin 1sin θθn=. 在多次改变入射角、测量相对应的入射角和折射角正弦值基础上，以1sin θ值为横坐标、以2sin θ值为纵坐标，建立直角坐标系如图乙所示，描数据点，过数据点连线得到一条过原点的直线. 求解图线斜率，设斜率为k ，则n k 1=，故玻璃砖折射率kn 1=. 6.注意事项(1)实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且大头针之间及大头针与光线转折点之间的距离要稍大一些.(2)入射角1θ应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜太大.(3)在操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁面，更不能把玻璃砖界面当尺子画界线.(4)在实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变.(5)玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5cm 以上，若宽度太小，则测量误差较大.七、实验误差(1)入射光线和出射光线确定的不够精确，因此要求插大头针时两大头针间距应稍大.(2)入射角、折射角测量的不精确，为减小测角时的相对误差，入射角要稍大些，但不宜太大，入射角太大时，反射光较强，折射光会相对较弱.例1．某组同学用插针法测平行玻璃砖的折射率，记录下入射、折射、出射光线后，以入射点O 为圆心画单位圆，用直尺测得有关线段的长度，如图所示，则下面四个表达式中，正确地表达折射率的关系式是（）A ．CD AB n =B ．EF AB n =C ．OC BO n =D ．CF BO n =例2．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1P 和2P ，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线，使2P 的像挡住1P 的像，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针3P 、4P ，使3P 挡住1P 、2P 的像，4P 挡住3P 和1P 、2P 的像．在纸上标出大头针位置的三棱镜如图所示：（1）在本题的图上作出所需的光路；（2）为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量的是 ________________，在图上标出它们；（3）计算折射率的表达式是=n _________________.例3．用“插针法”测定透明半圆柱玻璃砖的折射率，O 为玻璃截面的圆心，使入射光线跟玻璃砖平面垂直，如图所示，四个图中1P 、2P 、3P 、4P 是四个学生实验插针的结果.（1）如图所示的四个图中肯定把针插错了位置的是_______________.（2）这四个图中可以比较准确地测定折射率的是__________.（3）另有一名同学也用上述装置，将大头针1P 、2P 插好后，保持半圆玻璃砖直径与两针连线方向垂直，平移玻璃砖，直到在另一侧恰好无法看到两大头针的像，为了测出折射率，除了玻璃砖的半径R 以外，还需要测量的物理量及符号是_________________，折射率=n ____________.例4．在利用插针法测定玻璃砖折射率的实验中：（1）张明同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面'aa 和'bb 后，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，则他测出的折射率值将___________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）.（2）李扬同学在画界面时，不自觉地将两界面'aa 、'bb 间距画得比玻璃砖宽度大些，如图乙所示，则他测得的折射率将__________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）.例5．(2019·天津卷)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'NN 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).二、技巧总结，思维拓展1.测定折射率的几种常见方法(1)成像法原理：利用水面的反射成像和水的折射成像.方法：如图所示，在一盛满水的烧杯中，紧挨杯口竖直插一直尺（为了清楚图中稍画开了一点)，在直尺的对面观察水面，能同时看到直尺在水中的部分和露出水面部分的像，若从点P 看到直尺水下最低点的刻度B 的像'B (折射成像)恰好跟直尺在水面上刻度A 的像'A (反射成像)重合，读出AC 、BC 的长，量出烧杯内径d ，即可求出水的折射率2222d AC d BC n ++=(2)观察法原理：光的折射定律方法：取一圆筒，放在水平桌面上，如图所示.从点A 观察，调整视线恰好看到筒底边缘点B ,慢慢向筒中注入清水至满，仍从点A观察，能看到筒底的点C ,记录点C 位置，量出筒高h ，筒的内径d 及C 到筒另一边缘D 的距离l ,则水的折射率2222h d l h l d n ++=(3)视深法原理：利用视深公式n hh ='方法：在一盛水的烧杯底部放一粒绿豆，在水面上方吊一根针，如图所示.调节针的位置，直到针尖在水中的像与看到的绿豆重合，测出针尖距水面距离即为杯中水的视深'h ,再测出水的实际深度h ,则水的折射率'h h n = (4)光路可逆法原理：根据光路可逆和折射定律方法：用如图所示的装置可以测定棱镜的折射率，其中ABC 表示待测直角棱镜的横截面，棱镜的两个锐角α和β都是已知的，紧贴直角边AC 的是一块平面镜，将一束光SO 入射到棱镜的AB 面上，适当调整光线SO 的入射方向使AB 面出射的光线与入射光线SO 恰好重合，在这种情况下，仅需要测出一个物理量就可以算出该棱镜的折射率.从AC 面反射的光原路返回，由光路可逆，射到AC 面上的光一定垂直AC 面，则折射角等于α，只要能测出入射角或入射角的余角即可，所以只要测出SOB ∠或入射角i ,折射率αsin cos SOB n ∠=或αsin cos i n =. (5)全反射法原理：全反射现象方法：在一盛满水的大玻璃缸下面放一发光电珠，如图所示.在水面上观察，看到一圆的发光面，量出发光面直径D 及水深h ,则水的折射率D h D n 224+=(6)插针法原理：光的折射定律方法：插针法的作用是找出玻璃砖内的光路，其关键是确定入射点和出射点，而入射点和出射点是利用插针后确定的直线与界面相交而得到的，故实验的关键是插准大头针，画准玻璃砖边界线，而与所选玻璃砖两边平行与否无关.如用半圆形、圆形或三角形玻璃砖，均可测出其折射率，光路如图所示.例6．一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）.现要测定此玻璃的折射率，给定的器材还有：白纸、铅笔、大头针4枚(1P 、2P 、3P 、4P )、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，如图所示，.然后，在白纸上竖直插上两枚大头针1P 、2P (位置如图)，用1P 、2P 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3P 、4P ?________________________________ ___________________________________________________，试在题图中标出3P 、4P 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1θ与折射角2θ.简要写出作图步骤_____________________________________________ ______________________________________________________________________________.(3)写出用1θ、2θ表示的折射率公式为=n _________________.三、针对训练1．（多选）某同学做测定玻璃折射率实验时，用他测得的多组入射角1θ与折射角2θ，作出21sin sin θθ-图象，如图所示，下列判断中哪些是正确的？（）A ．他做实验时，光线是由空气射入玻璃的B ．玻璃的折射率为0.67C ．玻璃的折射率约为1.5D ．玻璃临界角的正弦值为0.672．（多选）在做测定玻璃砖的折射率的实验时，下列关于实验要求的叙述正确的是（）A ．玻璃砖的宽度宜大些B ．大头针应垂直地插在纸面上C ．每边的两个大头针的距离近些容易观察D ．在插4P 时，只要挡住3P 的光线就行，与1P 、2P 无关3．（多选）如图所示，用插针法测定玻璃折射率的实验中以下说法正确的是（）A ．1P 、2P 及3P 、4P 之间的距离适当大些，可以提高准确度B ．1P 、2P 及3P 、4P 之间的距离取得小些，可以提高准确度C ．入射角i 适当大些，可以提高准确度D ．1P 、2P 之间的距离，入射角的大小均与实验的准确度无关4．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，作出的光路图及测出的相关角度如图所示．（1）此玻璃的折射率计算式为=n ________(用图中的1θ、2θ表示)．（2）如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度________(填“大”或“小”)的玻璃砖来测量．5．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r i sin sin ，取三个值的算术平均值. 以上步骤中有错误或不妥之处的是：______________________________________________. 应改正为：____________________________________________________________________.6．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1P 、2P 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3P ，使3P 挡住1P 、2P 的像，连接3OP ，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1l ，AO 的长度为2l ，CD 的长度为3l ，DO 的长度为4l ，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3P 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”）.7．在“测定玻璃折射率”的实验中：(1)操作步骤如下：①先在白纸上画出一条直线'aa 代表两种介质的界面，过'aa 上的O 点画出界面的法线'NN ，并画一条线段AO 作为入射光线．②把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟'aa 对齐．③在线段AO 上竖直地插上两枚大头针1P 、2P ，透过玻璃砖观察大头针1P 、2P 的像．调整视线方向，直到1P 的像被2P 挡住．再在观察的这一侧插两枚大头针3P 、4P ，使P3挡住1P 、2P 的像，P4挡住1P 、2P 的像和3P ，记下3P 、4P 的位置．④移去大头针和玻璃砖，连接3P 、4P 作为折射光线，测量出入射角1θ与折射角2θ，填入表格中．上述操作步骤中存在严重的缺漏，应做的补充是_________________________________________________________________________________________(2)实验中测出了多组入射角1θ与折射角2θ，并作出了21sin sin θθ-图象如图所示．则下列说法正确的________．A ．实验时，光线是由空气射入玻璃B ．玻璃的折射率为0.67C ．玻璃的折射率为1.58．某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率．开始玻璃砖的位置如图中实线所示，使大头针1P 、2P 与圆心O 在同一直线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心O缓慢转动，同时在玻璃砖的直径边一侧观察1P 、2P 的像，且2P 的像挡住1P 的像．如此观察，当玻璃砖转到图中虚线位置时，上述现象恰好消失．此时只需测量出_______，即可计算出玻璃砖的折射率．请用你测量的量表示出折射率=n _____.9．如图甲所示为光学实验用的长方体玻璃砖，它的________面不能用手直接接触，在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔a 、b 、c 的位置相同，且插在c 位置的针正好挡住插在a 、b 位置的针的像，但最后一个针孔的位置不同，分别为d 、e 两点，如图乙所示，计算折射率时，用________(填“d ”或“e ”)点得到的值较小，用________(填“d ”或“e ”)点得到的值误差较小.10．如图所示某同学在测定一厚度均匀的圆柱形玻璃的折射率时，先在白纸上作一与玻璃圆柱同半径的圆，圆心为O ，将玻璃圆柱平放在白纸上，使其边界与所画的圆重合，在玻璃一侧竖直插两枚大头针1P 和2P ，再在另一侧先后插两枚大头针3P 和4P ，使从另一侧隔着玻璃观察时，大头针4P 和3P 与2P 和1P 的像恰在一直线上，移去玻璃圆柱和大头针后，在白纸上的图中画出：(1)沿1P 和2P 连线方向的入射光线通过圆柱形玻璃后的传播方向；(2)光线在玻璃内的传播方向；(3)在光线的入射点作法线，标出入射角1θ和折射角2θ；(4)写出计算玻璃折射率的公式(不必计算).11．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1P 、2P ，然后在玻璃砖的另一侧观察，调整视线使1P 的像被2P 的像挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针3P 和4P ，使3P 挡住1P 和2P 的像，4P 挡住3P 以及1P 和2P 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(O 为两圆弧圆心，图中已画出经过1P 、2P 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1θ和折射角2θ，请在图中的AB 分界面上画出这两个角；(3)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 ________.12．（1）在一薄壁圆柱体玻璃烧杯中，盛上水或其他透明液体，中间竖直插入一根细直铁丝，沿水平方向观看，会发现铁丝在液面处出现折断现象，这是光的折射现象形成的．如左图所示的情景，与实际观察到的情况相符的是________（其中O 为圆心）．（2）用毫米刻度尺、三角板、三根细直铁丝，可测液体折射率．实验步骤是：①如右图所示，用刻度尺测量找出直径AB ，并把刻度尺在刻度线的边缘与AB 重合后固定并测出半径R ．②将一根细铁丝竖直固定于B 处，用三角板找出过圆心O 的垂直AB 的直线，交杯缘于C ，把一根细铁丝竖直固定于C 点．③__________________________________________________________________________； ④__________________________________________________________________________； ⑤__________________________________________________________________________. 完成上面的实验步骤，填在相应横线上．（3）利用上面的测量值，推算出折射率n 的表达式（要有推算过程）．答案例题例1.B 解析：设圆的半径为1，由几何知识，入射角的正弦：AO AB AOB i =∠=sin sin 折射角的正弦：EO EF EOF r =∠=sin sin ，根据折射定律r i n sin sin =，得：EF AB n =例2.解析：（1）大头针1P 、2P 的连线表示入射光线，3P 、4P 的连线表示出射光线，分别作出入射光线和出射光线，连接入射点和出射点，画出玻璃砖内部光路，画出光路图如图．（2）、（3）如图，光线在棱镜左侧面上折射时入射角为1θ，折射角为2θ，根据折射定律得到折射率21sin sin θθ=n ，故需要测量入射角1θ、折射角2θ,计算折射率的公式为21sin sin θθ=n .例3.解析：（1）四位学生的实验可能光路图如右图所示，A 、图A 中可见在圆弧界面入射光线不与法线重合，若有出射光线定会偏折，而图中1P 、2P 、3P 、4P 四个插针排列在一条直线，故肯定是插错了位置；B 、图B 中在圆弧界面入射光线与法线重合，出射光线不会偏折，四个插针排列在一条直线，故肯定是正确的插针位置；CD 、图C 、D 中，入射光线均不与法线重合，若有出射光线定会远离法线偏折，从图中可见插针位置是可能是正确的，综上所述，肯定把针插错了位置的是图A ，故选A.（2）由（1）分析及图可知，A 图把针位置插错了，故不可采用；B 图入射角为零，光线不偏折，无法测量折射率；D 图的入射角太大，接近临界角，出射光线弱，不易观察，实验误差大，故不采用；C 图入射角适中，符合实验要求，故图C 可以比较准确地测定折射率，故选C.（3）根据题意，此时刚好在圆弧界面上发生全反射，光路图如下图所示，入射角恰好等于全发射临界角C ，由nC 1sin =，根据几何知识，只需测量入射光在平面界面上的入射点A 到O 点的距离s ，则有R s C =sin ，折射率sR C n ==sin 1.例4.（1）如甲图所示，红线表示将玻璃砖向上平移后实际的光路图，而黑线是作图时所采用的光路图，通过比较发现，入射角和折射角没有变化，则由折射定律r i n sin sin =得知，测得的折射率将不变. （2）如乙图所示，红线表示将玻璃砖向上平移后实际的光路图，而黑线是作图时所采用的光路图，可见，入射角没有变化，折射角的测量值偏大，则由r i n sin sin =得，折射率测量值偏小.例5. (1)AD (2)D (3)AC BD解析： (2)由题图可知，选用的玻璃砖两光学表面平行，则入射光线应与出射光线平行，B 、C 错误；又光线在玻璃砖中与法线的夹角应小于光线在空气中与法线的夹角，A 错误，D 正确； (3)由折射定律可知=n sin ∠AOC sin ∠BOD＝ACAO BD BO＝AC BD .例6.解析：(1)在'bb 一侧观察1P 、2P (经'bb 折射、'aa 反射，再经'bb 折射)的像，在适当的位置插上3P ，使得3P 与1P 、2P 的像在一条直线上，即让3P 挡住1P 、2P 的像；再插上4P ，让它挡住2P (或1P )的像和3P ，3P 、4P 的位置如图所示.(2) ①过1P 、2P 作直线与'bb 交于O ，②过3P 、4P 作直线与'bb 交于'O ③利用刻度尺找到'OO 的中点M ; ④过O 点作'bb 的垂线CD ，过M 点作'bb 的垂线与'aa 相交于N ，如图所示，连接ON ; ⑤11θ=∠OD P ,2θ=∠CON(3)由折射率的定义可得21sin sin θθ=n .针对训练1.ACD2.AB3.AC4.解析：(1)光线由空气射入玻璃的入射角1o 90θ-=i ，折射角2o 90θ-=r ，由折射率的定义可得：21cos cos sin sin θθ==r i n . (2)根据平行玻璃砖对光线的影响可知，玻璃砖宽度越大，侧移量越大，折射角的测量误差越小．5. ③④⑤； ③中应使直尺与玻璃砖的界面对齐，移开玻璃砖后再画边界线；④中入射角要取0°以外的三组数据；⑤中大头针要竖直插牢，观察时看针脚是否在同一条直线上.6.（1）1l 和3l ；31l l （2）偏大7. 解析：(1)步骤②中应在白纸上画出玻璃砖的另一个界面'bb ，步骤④中应通过3P 、4P 的连线与'bb 的交点'O 和'aa 上的入射点O ，作出玻璃砖中的光线'OO .(2)由图可看出入射角1θ小于折射角2θ，因此，光线应该是由玻璃射入空气；则玻璃折射率5.130.045.0sin sin 12===θθn ，所以选项C 正确．8. 玻璃砖转动时，射在其直径所在平面内的光线的入射角增大，当增大到等于临界角C 时，发生全反射现象．因sinC ＝1n，可见只要测出临界角即可求得折射率n ，而C 和玻璃砖直径绕O 点转过的角度θ相等，因此只要测出玻璃砖直径边绕O 点转过的角度θ即可．9. 进行实验时，应保持玻璃砖的光学面清洁，不能用手直接触摸光学面；计算玻璃的折射率时，需将c 点与d 点或e 点连接，即为出射光线，连接d 点时，入射光ab 的折射角较大，计算出的折射率较小，因为玻璃砖的两光学面平行，出射光与入射光应该平行，根据图中d 、e 两点的位置，用e 点时出射光与入射光更接近于平行，误差较小.10.解析：过1P 、2P 作直线交圆周于1O 点，过点1O 作法线O O 1；过3P 、4P 作直线为出射光线，交圆周于2O 点；过O O 2作直线为法线，连接21O O 为入射光线在玻璃内的折射光线，量出入射角1θ和折射角2θ，由公式2112sin sin θθ=n 可求出折射率，如图所示.11.解析 (1)连接3P 、4P 与CD 交于一点，此交点即为光线从玻璃砖中射出的位置，又由于1P 、2P 的连线与AB 的交点即为光线进入玻璃砖的位置，连接两点即可作出玻璃砖中的光线，如图所示；(2)连接O 点与光线在AB 上的入射点即为法线，作出入射角和折射角如图中1θ、2θ所示；(3)图像的斜率n k ==21sin sin θθ，由题图乙可知斜率为1.5，即玻璃的折射率为1.5.12.解析：（1）以B 图为例，作出铁丝上S 点发出的两条光线，经过液面折射的光路，如图，将两条折射光线反向延长，交于'S ，'S 就是人观看到的铁丝上S 点的虚像，依此类推，B 图是人向左看到的水中“铁丝”，同理，C 图是看到的实际情况．故BC 正确，AD 错误．（2、3）该实验的步骤为：①用刻度尺测量找出圆杯直径AB ，并把刻度尺有刻度线的边缘与AB 重合后固定并测出直径R （如图）②将一根细铁丝竖直固定于B 处，用三角板找出过圆心O 的垂直于AB 的直线、交杯缘于C ，把一根细线铁丝竖直固定于C 点；③把另一根铁丝紧靠直尺AB 边移动，使其折射像'P 与C 处、B 处的铁丝三者重合．画出光路图如图所示．由几何关系知，22sin ==BC OB r 22)(sin PB R R PBR PC OP i -+-==，根据折射定律得：)(2)(2sin sin 22PB R PB R R i r n --+==所以测出铁丝距离B 点的距离．则④为测出铁丝距B 的距离．⑤求出折射率.。

测量玻璃砖的折射率

i
单色光经玻璃砖后，侧移而传播方向不变
r
i
r
界面பைடு நூலகம்
r=?
玻璃
实验过程：
应用1：
人在水上看到物体的像，比实际物体位置偏上，感觉水比较浅。
从上向下看,
实际深度H 视深h 折射率n
应用2：
假设地球表面不存在大气层,那么人们观察到的日出时刻与存在大气层的情况相比, A.将提前 B.将延后 C.在某些地区将提前,在另一些地区将延后 D.不变
实验：测玻璃砖的折射率问题：
玻璃是一种透明介质，光从空气入
射到玻璃的界面上会发生折射，如何把玻璃的折射率测出来？
实验器材：
玻璃砖白纸、大头针若干、铅笔、
直尺、量角器
实验原理：
1、根据折射率的定义：
sin i n sin r
法线
i=?
空气
要测折射率，必须知道与一个折射现象对应的折射角和入射角。
有大气，看到太阳更早
没有大气，将迟一些看到太阳
例：光线以30°的入射角从玻璃射向空气，它的反射光线与折射光线成90 °夹角，则玻璃的折射率为——？
r
空气
3
玻璃
β
i
例：
光在某种介质中的传播速度是
2.122×108m/s，当光线以30°入射角由该
介质射入空气时，折射角为多少？
45°
例：光线从空气中以入射角i射在玻璃砖的上表面上，穿过玻璃砖后，又射入空气中。如果玻璃砖的上下表面是平行的，求光线从玻璃砖射出后的传播方向。

实验测量玻璃的折射率

实验测量玻璃的折射率 LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】《测量玻璃的折射率》学习材料【教学目的】1．测定一块玻璃砖的折射率； 2．验证光的折射定律。

【实验器材】1块矩形玻璃砖、刻度尺、量角器、1张8开白纸、4枚大头针、1块木板、铅笔【实验原理】用两面平行的玻璃砖来测定玻璃的折射率。

当光线斜入射进入两面平行的玻璃砖时，从玻璃砖射出的光线的传播方向是不变的，出射光线跟入射光线相比只有一定得侧移。

只要我们找出跟某一入射光线对应的出射光线，就能求出在玻璃中对应的折射光线，从而求出折射角。

再根据折射定律，就可以求出玻璃的折射率n=sin i /sin r 。

插针法确定光路的基本原理：当后两枚大头针与前两枚大头针在玻璃中的虚像处于同一视线上时，四枚大头针处于同一光路上。

【实验步骤】1、把白纸用图钉固定在木板上。

2、在白纸上画一条直线aa '作为界面(如图所示)，过aa '上一点O 作垂直于aa '的直线NN ′作为法线，过O 点画一条入射光线AO ，使入射角i 适当大些。

3、在AO 线上竖直地插两枚大头针1P 、2P ，在白纸上放上被测玻璃砖，使玻璃砖的一个面与aa '重合。

4、沿玻璃砖的另一侧面画一条直线bb '。

5、在玻璃砖的bb '一侧白纸上竖直地立一枚大头针3P ，调整视线，同时移动3P 的位置，使3P 恰好能同时挡住1P 、2P 的像，把大头针3P 竖直插在此时位置。

6、同样，在玻璃砖bb '一侧再竖直地插一枚大头针4P ，使4P 能挡住3P 本身，同时也挡住1P 、2P 的像。

7、移去玻璃砖，拔去大头针，过3P 、4P 做一条直线BO '交bb '于O '点，连接OO '，OO '就是入射光线AO 在玻璃砖内的折射光线，折射角为r 。