新版高考物理一轮复习习题实验十四 测定玻璃的折射率.pdf

一、基本实验要求

1．实验原理

如图所示，当光线AO以一定的入射角θ穿过两面平行的玻璃砖时，
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通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光线OB，从而求出折射光线
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sinθPN
OO和折射角θ，再根据n＝1或n＝1算出玻璃的折射率．
122sinθQN′
2

2．实验器材

木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、三角板、铅笔．

3．实验步骤

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(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点的法线NN′.

(3)画出线段AO作为入射光线，并在AO上插上P、P两根大头针．
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(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的像被P的像挡住，然后在眼睛这一侧插上大头针P，使P挡住
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P、P的像，再插上P，使P挡住P和P、P的像．
1244312
(6)移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P、P的针孔位置确定出射
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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θ和折射角θ，并查出其正弦值sinθ和
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sinθ.
2

sinθ
(8)改变入射角，重复实验，算出不同入射角时的1，并取平均值．
sinθ
2
二、规律方法总结

1．实验数据处理

(1)计算法：用量角器测量入射角θ和折射角θ，并查出其正弦值sin
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sinθ
θ和sinθ.算出不同入射角时的1，并取平均值．
12sinθ
2
(2)作sinθ－sinθ图象：改变不同的入射角θ，测出不同的折射
121
sinθ
角θ，作sinθ－sinθ图象，由n＝1可知图象应为直线，如图
212sinθ
2

2
所示，其斜率为折射率．

(3)“单位圆”法确定sinθ、sinθ，计算折射率n.
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以入射点O为圆心，以一定的长度R为半径画圆，交入射光线OA于

E点，交折射光线OO′于E′点，过E作NN′的垂线EH，过E′作

EHE′H′
NN′的垂线E′H′.如图所示，sinθ＝，sinθ＝，OE＝
1OE2OE′

sinθEH
OE′＝R，则n＝1＝.只要用刻度尺量出EH、E′H′的长
sinθE′H′
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度就可以求出n.

2．注意事项

(1)用手拿玻璃砖时，手只能接触玻璃砖的毛面或棱，不能触摸光洁的

光学面，严禁把玻璃砖当尺子画玻璃砖的另一边bb′.

(2)实验过程中，玻璃砖在纸上的位置不可移动．

(3)大头针应竖直地插在白纸上，且玻璃砖每两枚大头针P与P间、
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P与P间的距离应大一点，以减小确定光路方向时造成的误差．
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(4)实验时入射角不宜过小，否则会使测量误差过大，也不宜过大，否

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则在bb′一侧将看不到P、P的像．
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1．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，放在如图所示的位

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

解析：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，而是如图中虚线所示，由几何知识可知，测出的折射

角与真实的折射角相同．

答案：C

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2．(2016·衡水模拟)某校开展研究性学习，某研究小组根据光学知识，

设计了一个测液体折射率的仪器，如图所示．在一个圆盘上，过其圆心O

作两条相互垂直的直径BC、EF.在半径OA上，垂直盘面插上两枚大头针

P、P并保持位置不变．每次测量时让圆盘的下半部分竖直浸入液体中，
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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、P.同学们通过计算，预先在圆周EC部分刻好了折射率的
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值，这样只要根据P所插的位置，就可以直接读出液体折射率的值．
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(1)若∠AOF＝30°，OP与OC之间的夹角为45°，则在P处刻的刻度
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值为________．

(2)若在同一液体中沿AO方向射入一束白光，最靠近OC边的是

________色的光，增大入射角度，________色的光在刻度盘上先消失．

解析：(1)由图可知，∠AOF是入射角，∠EOP是折射角，但在定义折
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射率时光是从真空或空气射向介质的，所以用光路的可逆性转化可得n＝

sin∠EOP
3，代入数据可得n＝2.(2)由于介质对紫光的折射率最大，所以
sin∠AOF

紫光偏折得最多，故最靠近OC边的是紫光．增大入射角，所有单色光的

折射角都增大，而紫光的折射角