高中物理第十四章专项练习-实验：测量玻璃的折射率

第十四章光

实验：测量玻璃的折射率

1.插针法确定光路：P3挡住尸卜尸2的像；尸4挡住尸3和尸卜尸2的像.2.求折射率的三种方法:

(1)计算法(用量角器量角)；(2)图像法(作sin仇一sin名图像)；(3)辅助线段法(利用刻度尺作辅

助线).

1.(1)小朱同学在实验桌上看到方木板上有一张白纸，白纸上有如图甲所示的实验器材，他

认为除了量角器外还缺少一种器材，请你写出所缺器材的名称：.老师将器材配

齐后，他进行实验，图乙是他在操作过程中的一个状态，透过玻璃砖观察，调整视线方向，

插上第四枚大头针P4应使其遮挡住____________.

的

像

(2)为取得较好的实验效果，下列操作正确的是.

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Pl和尸2及尸3和居之间的距离适当大些

(3)小朱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，用圆规以。点

为圆心，04为半径画圆，交。延长线于C点，过/点和C点作垂直法线的直线分别交

于8点和。点，如图丙所示，若他测得48=7.5cm,CD=5cm,则可求出玻璃的折射率〃

答案(1)刻度尺挡住尸I、尸2的像以及尸3(2)CD(3)1.5

解析(1)缺少的器材为：刻度尺；

运用两点一线的原理确定光线方向，观察的这一侧插两枚大头针应使尸4挡住尸I、P2的像以

及2；

(2)测量玻璃的折射率时即使折射玻璃上下表面不平行也能测出折射率，故A错误：选择的人

射角应尽量大一些，以减小测量误差，故B错误；大头针应垂直地插在纸面上，防止产生误

差，故C正确；大头针尸1和P2及尸3和尸4之间的距离适当大些，可减小确定光线时产生的

误差，故D正确.

AB

⑶玻璃的折射率广告篙噜噜=>5.

OC

2.某同学在做“测量玻璃的折射率”的实验时已经画好了部分图线，如图甲所示，并在入射

光线4。上插上大头针回、P2,现需在玻璃砖下表面折射出的光线上插上P3和尸4大头针，

便能确定光在玻璃砖中的折射光线.

(1)确定P3位置的方法正确的是；

A.透过玻璃砖，尸3挡住的像

B.先插上尸4大头针，在靠近玻璃砖一侧P3挡住目的位置

C.透过玻璃砖观察，使尸3挡住P、22的像

(2)作出光线在玻璃砖中和出射后光线的光路图，并标出玻璃砖中光线的折射角仇；

(3)经过多次测量作出sinA-sin&的图像如图乙，玻璃砖的折射率为;(保留三位有

效数字)

(4)若该同学在确定凡位置时，被旁边同学碰了一下，不小心把A位置画的偏左了一些，则

测出来的折射率；(填“偏大”“偏小”或“不变”)

(5)该同学突发其想用两块同样的玻璃直角棱镜ABC来做实验，两者的AC面是平行放置的，

大头针回、P2的连线垂直于面，若操作无误，则在图中右边的大头针应该是.

A.P3P6

C.尸5尸6

答案(1)C(2)见解析图(3)1.49(4)偏小

(5)C

解析(1)确定尸3位置的方法正确的是：透过玻璃砖观察，使尸3挡住Pl、尸2的像，故选C:

(2)光路图如图所示；

(3)根据N=型负可知，图像sin仇一sin02的斜率等于折射率，由图像可知玻璃砖的折射率为

sin02

21.49

(4)若该同学在确定尸4位置时，被旁边同学碰了一下，不小心把04位置画的偏左了一些，则

P4P3的连线与协'的交点偏右，测得的折射角仇偏大，则根据〃=皿处可知，测出来的折射

sin仇

率偏小；

(5)光路图如图所示

根据光路图可知，经过尸|尸2的光线经两块玻璃砖的分界处向下偏转，然后射入右侧玻璃砖后

平行射出，所以在图中右边的大头针应该是尸5尸6；故选C.

3.如图所示为某同学利用插针法测量半圆形玻璃砖折射率的实验，在一半圆形玻璃砖外面插

上尸1、P］、尸3、P4四枚大头针时，尸3、恰可挡住尸卜尸2的像，关于该实验，

(1)以下说法正确的是.

A.Pl、尸2及生、尸4之间的距离适当大些，可以提高准确度

B.丹、P2及2、2之间的距离适当小些，可以提高准确度

C.入射角。适当大些，可以提高准确度

D.Pi、尸2的间距及入射角的大小均与实验的准确度无关

(2)该玻璃砖的折射率〃=.另一同学将大头针插在?,和「2’位置时，沿着心、尸4的

方向看不到大头针的像，其原因可能是.

答案(1)AC(2)也经过、P2'的光线在界面MN处发生全反射

解析(1)入射光线是通过隔着玻璃砖观察成一条直线确定的，大头针间的距离太小，引起的

角度误差会较大，故尸I、P1及P3、尸4之间的距离适当大些，可以提高准确度，故A正确，B

错误；入射角J尽量大些，折射角也会大些，折射现象较明显，角度的相对误差会减小，故C

正确，D错误.

(2)由题图知，沿尸|、尸2的光线入射角为0=30。，折射角为r=60。，则该玻璃砖的折射率〃=

smr=sin602=^；把大头针插在回，、介'位置时，沿着公、23的方向看不到大头针的像，

sin0sin30°

其原因是经过产「、尸2’的光线在界面处发生全反射.

4.在“测量玻璃的折射率”的实验中，实验小组在白纸上放好玻璃砖MNQP,画出玻璃砖与

空气的两个界面和协'(如图)，在玻璃砖的一侧插上大头针外.

N」

(1)接下来他们要完成的步骤可以是.

A.在玻璃砖的另一侧插上大头针尸2,使三挡住P的像，撤去玻璃砖，拔出大头针，描绘

出光路图

B.在玻璃砖的另一侧插上大头针尸2和凸，使22、尸3均能挡住Pl的像，撤去玻璃砖，拔出

大头针，描绘出光路图

C.在a的同侧插上大头针尸2,在玻璃砖的另一侧插上大头针P3,使P,3能同时挡住尸1和尸2

的像，撤去玻璃砖，拔出大头针，描绘出光路图

D.在尸|的同侧插上大头针在玻璃砖的另一侧插上大头针尸3和尸4,使尸3能同时挡住P

和尸2的像，使2能同时挡住尸3以及P和尸2的像，撤去玻璃砖，拔出大头针，描绘出光路

图

(2)某次实验中，实验小组一直无法透过玻璃砖看到另一侧的两枚大头针重叠在一起，这可能

是因为.

A.沿两枚大头针的光线在进入玻璃砖之后直接从MP或NQ侧面射出了

B.沿两枚大头针的光线在玻璃砖或油'界面发生了全反射

(3)实验小组内的三位学生在实验中

(a)(b)(c)

①第一位学生在纸上正确画出了玻璃砖的两个折射面用’和协'.因不慎碰动了玻璃砖，使

它向加'方向平移了一点如图(a)所示，以后的操作都正确无误，并仍以的'和协'为折射

面画出了光路图，这样测出的折射率”的值将(选填“偏大”“偏小”或“不变”).

②第二位学生为了避免笔尖触划玻璃砖的折射面，画出的和协'都比实际的折射面向外

侧平移了一些如图(b)所示，以后的操作都正确无误，并仍以加'和协'为折射面画出了光

路图，这样测出的折射率〃的值将(选填“偏大"''偏小"或“不变”).

③第三位学生的操作和所画的光路图都正确无误，只是所用的玻璃砖的两个折射面不平行如

图⑹所示.用这块玻璃砖测出的折射率〃的值将(选填“偏大”“偏小”或“不

变”).

(4)另一实验小组的甲、乙、丙、丁四位同学实验中得到如图所示的插针结果，由图可知

X

XxXxX

甲乙丙丁

①从图上看，肯定把针插错了的同学是.

②从图上看，测量结果准确度最高的同学是.

答案(1)D(2)A(3)①不变②偏小

③不变(4)①甲、乙②丁

解析(1)根据实验的原理，连接P、P2表示入射光线，连接尸3、凡表示出射光线，连接两

光线与玻璃砖的交点即为折射光线.实验的过程中，要先在白纸上放好玻璃砖，在玻璃砖的

一侧插上两枚大头针Pi和P2,然后在玻璃砖另一侧观察，调整视线使Pi的像被P2的像挡住，

接着在眼睛所在一侧相继又插上两枚大头针尸3、尸4,使尸3挡住尸I、尸2的像，使A挡住户3

和尸1、P2的像，故D正确.

(2)无法透过玻璃砖看到另一侧的两枚大头针重叠在一起，可能是沿两枚大头针的光线在进入

玻璃砖之后直接从或N。侧面射出了，因为全反射需要光线从光密介质进入光疏介质,

所以光线不可能在玻隔砖44’氮bb'界面发生全反射，故A正确，B错误.

(3)如图，①第一位学生的结果中，光线的入射角和折射角测量准确，所以折射率〃的值不变.

②第二位学生的结果中，光线的入射角测量准确，折射角测量偏大，所以折射率”的值偏小.

③第三位学生的结果中，光线的入射南和折射角测量准确，所以折射率〃的值不变.

(4)①甲同学的结果图中a、尸2连线与玻璃碍的交点在尸3、8连线与玻J离砖的交点的左侧，

入射光线和玻璃砖中折射光线在法线同一侧，所以肯定是把针插错了.乙同学的结果图中P、

尸2、尸3、P4的连线在同一直线上，所以肯定是把针插错了.

②丁同学的结果图中尸卜尸2之间的距离和尸3、尸4之间的距离较大，误差较小，所以测量结

果准确度最高.

5.如图所示，一个学生用广口瓶和刻度尺测定水的折射率，请填写下述实验步骤.

(1)用刻度尺测出广口瓶瓶口内径d.(2)在瓶内装满水.

(3)将刻度尺沿瓶口边缘竖直插入水中.

(4)沿广口瓶边缘向水中刻度尺正面看去，若恰能看到刻度尺的0刻度(即图中N点)，同时看

到水面上B点刻度的像恰与A点的像相重合.如图，若水面恰与直尺的C点相平，则

和分别等于入射角和折射角.

(5)读出