第二节 测定介质的折射率

(4)在直线AO上竖直插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线方向直到P2的像挡住P1的像。再在观察者一侧竖直插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3及P1、P2的像，记下P3、P4的位置。(5)移去大头针和玻璃砖，过P3、P4所在处作直线O′B与bb′交于O′，直线O′B就代表了沿AO方向入射的光线通过玻璃砖后的传播方向，连接OO′，线段OO′代表了光线在玻璃砖内的传播路径。3．数据处理方式一：平均值法实验数据记录表二、他版教材实验多融通(一)鲁科版教材实验方案

[差异解读](1)用水代替玻璃。(2)用激光发出的光代替插针法对光线的确定。[典例]在“测量玻璃的折射率”实验中：(1)为了取得较好的实验效果，下列说法正确的是________。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(2)A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，如图甲所示，则他测得的折射率________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。实验原理与操作(3)B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，以O点为圆心，OA为半径画圆，并延长OO′交圆于C点，过A点和C点作垂直于法线的直线分别交于B点和D点，如图乙所示，则他只需要测量______________，就可求出玻璃的折射率n＝________(用所测量的物理量表示)。[解析]

(1)插针法测量折射率时，玻璃砖上下表面不一定要平行，故A错误；为了减小测量的相对误差，选择的入射角应尽量大些，效果会更好，故B错误；为了准确确定入射光线和折射光线，大头针应垂直地插在纸面上，故C正确；大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些时，相同的距离误差，引起的角度误差会减小，效果会好些，故D正确。(2)如图，实线是真实的光路图，虚线是玻璃砖宽度画大后的光路图，由图看出，在这种情况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。(1)选择玻璃砖时宽度宜大些，这样可以减小确定光路方向时出现的误差，提高测量的准确度。(2)实验中一旦玻璃砖所定的界面线aa′、bb′画好后，放置的玻璃砖就不要随便移动，如果玻璃砖斜向移动，测得的折射率一定变化。如果稍微上下平移了玻璃砖，对测量结果没有影响。

[典例]在“测量玻璃的折射率”实验中，某同学正确操作插好了4枚大头针，如图甲所示。(1)在图丙中画出完整的光路图。数据处理和误差分析(2)对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”)。[答案]

(1)见解析图(a)

(2)1.53(1.50～1.56均可)

(3)A(1)利用题目提供的方格纸可计算三角函数的正弦值，进而根据折射率计算公式计算折射率。(2)对于质地均匀的玻璃砖而言，如果光线的入射边界和出射边界平行，那么入射光线和出射光线平行。

1．[实验器材的创新]用圆弧状玻璃砖做测量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挡住，接着在眼睛所在的一侧依次插两枚大头针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，图中已画出经过P1、P2点的入射光线。创新考查角度和创新思维(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i和折射角r，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表达式为n＝______。(4)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，画出如图乙所示的图像，由图像可知该玻璃的折射率n＝__________。2．[实验原理的创新]某同学测量玻璃砖的折射率，准备了下列器材：激光笔、直尺、刻度尺、一面镀有反射膜的平行玻璃砖。如图所示，直尺与玻璃砖平行放置，激光笔发出的一束激光从直尺上O点射向玻璃砖表面，在直尺上观察到A、B两个光点，读出OA间的距离为20.00cm，AB间的距离为6.00cm，测得图中直尺到玻璃砖上表面距离d1＝10.00cm，玻璃砖厚度d2＝4.00cm。玻璃的折射率n＝________，光在玻璃中的传播速度v＝________m/s。(光在真空中传播速度c＝3.0×108m/s，结果保留两位有效数字)答案：1.2

2.5×108m/s1．在“测定介质的折射率”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P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像。调整视线方向，直到P1的像被P2的像挡住。再在观察的这一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，记下P3、P4的位置。④移去大头针和玻璃砖，连接P3、P4作为折射光线，测量出入射角θ1与折射角θ2，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θ1与折射角θ2，并作出了sinθ1-sinθ2的图像如图所示。则下列说法正确的是________。A．实验时，光线是由空气射入玻璃B．实验时，光线是由玻璃射入空气C．玻璃的折射率为0.67D．玻璃的折射率为1.5答案：(1)见解析(2)BD2．(2022·深圳高二检测)在做测定玻璃折射率n的实验时：(1)甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面ab和cd后，不慎碰了玻璃砖使它向ab方向平移了一些，如图(甲)所示，其后的操作都正确。但画光路图时，将入射点和折射点确定在ab和cd上，则测出的n值________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。(2)乙同学为了避免笔尖接触玻璃面，画出的a′b′和c′d′都比实际界面向外侧平移了一些，如图(乙)所示，以后的操作均正确，画光路图时将入射点和折射点都确定在a′b′和c′d′上，则所测出的n值________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。(3)丙同学在操作和作图时均无失误，但所用玻璃砖的两个界面明显不平行，这时测出的n值将________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。(2)乙同学画出的a′b′和c′d′都比实际界面向外侧平移了一些，但在画光路图时，将入射点、出射点分别确定在a′b′、c′d′上，如图(b)，实线表示实际的光路图，虚线表示乙同学画图时的光路图，入射角测量没有误差，而折射角偏大，得知测出的折射率n将偏小。(3)丙同学所用玻璃砖的两个界面明显不平行，在操作时和作图时均无失误，入射角与折射角的测量没有误差，故测出的n值不变。答案：(1)不变(2)偏小(3)不变3．

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的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。(1)其中他确定P3大头针位置的方法应是____________________________。(2)该同学用圆规做了一个以O为圆心，半径与玻璃砖相同的半圆(如图中虚线所示)，由图像可求得该玻璃砖的折射率为__________。解析：(1)透过玻璃砖看，使P3大头针挡住P1、P2两枚大头针的像，就可以确定P3在折射光线上。4．

现要估测一矩形玻璃砖的折射率n，给定的器材有：待测玻璃

砖、白纸、铅笔、大头针1枚、直尺、直角三角板。实验时，

先将直尺的一端O和另一点M标上两个明显的标记，再将玻璃砖

平放在白纸上，沿其两个长边在白纸上画出两条直线AB、CD