121测量玻璃折射率的四种方法与四种实验题型 精讲精练-2022届高三物理一轮复习疑难突破微专题
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2025-01-03
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121 测量玻璃折射率的四种方法与四种实验题型
一.必备知识
（一）.实验原理
如图所示，用插针法确定入射角和折射角，根据
n
＝计算玻璃折
射率。
（二）.实验器材
两侧面平行的玻璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器、刻
度尺、铅笔。
（三）实验步骤
1．把白纸用图钉钉在木板上。
2．用刻度尺在纸面上作一条直线
aa
′，过
aa
′上一点
O
作垂直于
aa
′的线段
NN
′，再
过
O
点作一条线段
AO
，并使∠
NOA
即
θ
1适当大些。
3．在
AO
线上竖直地插两枚大头针
P
1、
P
2，并使间距适当大些，在白纸上沿直线
aa
′放
上被测玻璃砖。
4．沿玻璃砖的另一个侧面再作一条直线
bb
′。
5．在玻璃砖的
bb
′一侧白纸上竖直地插一枚大头针
P
3，使
P
3恰好能同时挡住
aa
′一侧
所插的大头针
P
2、
P
1的像。接着，在玻璃砖的
bb
′一侧再竖直地插一枚大头针
P
4，使
P
4能挡
住
P
3本身以及
P
1、
P
2的像。
6．标记下
P
1、
P
2、
P
3、
P
4的位置，移去玻璃砖，拔去大头针，过
P
3、
P
4作一条直线
O
′
B
，交
bb
′于
O
′点，连接
OO
′就是入射光线
AO
在玻璃砖内的折射光线，折射角为
θ
2。
7．用量角器量出入射角
θ
1和折射角
θ
2的大小，记入表格内。
8．用上述方法分别测出入射角是 15°、30°、45°、60°和 75°时的折射角，查出入
射角和折射角的正弦值，记入表格里。算出各不同入射角时的值，求出它们的平均值，就是
这块玻璃的折射率。
（四）数据处理
求折射率的四种方法
1．计算法：用量角器测量入射角
θ
1和折射角
θ
2，算出不同入射角时对应的，并取平均
值。
2．图像法：多次改变入射角
θ
1，测出对应的折射角
θ
2，作
sin
θ
1－sin
θ
2图像，由
n
＝可知图像应为一条过原点的直线，如
图所示，其斜率就是玻璃的折射率。
3．辅助线段法：利用直尺作辅助线，测出辅助线的长度，求
玻璃的折射率。
如图所示，作辅助线
AB
垂直于
OB
，量出、，作辅助线
CD
垂直
于
OD
，量出、，则 sin
θ
1＝，sin
θ
2＝，即可求出：
n
＝＝。
4．“单位圆法”：以入射点
O
为圆心，以适当长度
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
交
NN
′于
H
点，过
E
′作
NN
′的垂线
E
′
H
′ 交
NN
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121 测量玻璃折射率的四种方法与四种实验题型
′于
H
′点。如图所示，sin
θ
1＝，sin
θ
2＝，＝＝
R
，则
n
＝＝。只要用刻度尺量出、的长度
就可以求出
n
。
（五）注意事项
1．实验时，将大头针尽可能竖直地插在纸板上，并且使
P
1与
P
2之间、
P
3与
P
4之间距离
适当大一些，这样可以减小确定光路方向时出现的误差。
2．入射角
θ
1应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜太大，太大会导致
反射光太强、折射光太弱，不易确定
P
3、
P
4的位置。
3．在操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁光学面，更不能把玻璃砖当尺子画界线。
4．在实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。
二.典型例题
题型一：测上下表面平行的玻璃砖的折射率
例 1 在“测量玻璃的折射率”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
P
1和
P
2及
P
3和
P
4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
＝________。
答案： (1)CD (2)偏小 (3)
AB
、
CD
的长度、 。
解析：(1)用插针法测定折射率时，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，选择的入射角不能太小，也不能太大，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，所以 C 正确；大头针
P
1和
P
2及
P
3和
P
4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，所以 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，由图可以看出，测
出的折射角比真实的大，折射率偏小。
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121测量玻璃折射率的四种方法与四种实验题型一.必备知识（一）.实验原理如图所示，用插针法确定入射角和折射角，根据n＝计算玻璃折射率。（二）.实验器材两侧面平行的玻璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器、刻度尺、铅笔。（三）实验步骤1．把白纸用图钉钉在木板上。2．用刻度尺在纸面上作一条直线aa′，过aa′上一点O作垂直于aa′的线段NN′，再过O点作一条线段AO，并使∠NOA即θ1适当大些。3．在AO线上竖直地插两枚大头针P1、P2，并使间距适当大些，在白纸上沿直线aa′放上被测玻璃砖。4．沿玻璃砖的另一个侧面再作一条直线bb′。5．在玻璃砖的bb′一侧白纸上竖直地插一枚大头针P3，使P3恰好...
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