2026届高考物理一轮复习模型解读与针对性训练 实验21 测量玻璃折射率（原卷版+解析）

高考实验解读与针对性训练

实验21测量玻璃折射率

【实验解读】

一、教材实验解读

原理与器材实验操作注意事项

1.用图钉把白名田固定在木板上。1.实验时，业尽可能

1.实验原理

2.在白纸上㈣一条直线cd,并将大头针竖直插在

通过插针法找出跟入射光

取，”上的一点。为入射点，作纸上，且Pl和尸2

线A0对应的出射光线。区

过。点的法线MM；之间、P3和P4之间、

从而画出折射光线。0',测

3.画出线段A0作为入射光线，P2与O、尸3与。之

出折射角伪，再根据〃=

并在A0上插上P、P2两根大间距离要稍大一

:鬻;或计算出玻

头针。些。

璃的折射率。

4.在白纸上放上玻璃砖，使玻璃2.入射角0\不宜太

M

皖/、

A砖的一条长边与直线时对齐，大（接近90。），也不

并画出另一条长边的对齐线宜太小（接近0。）。

bb'。3.操作时手不能触

5.眼睛在仍的一侧透过玻璃砖摸玻璃砖的光洁光

2.实验器材

观察两个大头针并调整视线方学面，也不能把玻

木板、白纸、玻璃砖、大头

向，使P的像被P2的像挡住，璃砖界面当作尺子

针、图钉、量角器、三角板、

”第笺然后在眼睛这一侧插上大头针国界线。

Tu-UGo

P3,使f3挡住8、P2的像，再4.实验过程中，玻璃

插上孔，使孔挡住尸3和Pl、砖与白纸的相对位

尸2的像。置不能改变。

6.移去玻璃砖，拔去大头针，由5.玻璃砖应选用宽

大头针尸3、P4的针孔位置确定度较大的，宜在5

出射光线。6及出射点0、连cm以上，若宽度太

接0、0得线段00'，即折射光小，则测量误差较

线。大。

7.用量角器测量入射角仇和折

射角〃2,并查出其正弦值sinOi

和sin仇。

1.计算法:算出不同入射角时的〃=曾，并取平均值兀

sin

2.作sina一sin/图像由〃=曾可知图像应是过原点的直线,如图甲所示，

sinU2

其斜率为折射率/

数

据

处

理

Osin82、B

甲乙

3.“单位圆”法：

如图乙所不，sin0\~,sin61—,OE-OE'-R则〃一」一尸丹。

ULUcffSin(72Lfnf

二、拓展创新实验

高考启示

高考实验题一般源于教材而不拘泥于教材，是在教材实验的基础上创设新情景。

因此，要在夯实教材实验的基础上注意迁移和创新能力的培养，善于用教材中实

验的原理、方法和技巧处理新问题。

器材创新:

长方体玻璃砖改为梯形玻璃砖、三棱柱玻璃砖、半圆形玻璃砖等。

【高考典例】

【典例1】（2025高考海南卷）测量某半圆形玻璃砖的扑射率，操作步骤如卜.：

I.在白纸上画一条直线，半圆形玻璃砖放白纸上，玻璃石专直径与直线重合，描出直径两端

点A和取走玻璃砖，用刻度尺求圆心。点，过。点作垂线CO,放回玻璃而专，将光

屏垂直AB贴近玻璃砖A点放置。

II.沿玻璃砖由。向8缓慢移动激光笔，使得入射光线平行纸面且始终沿着半径方向射向圆

心。，从玻璃破射出的激光在A8卜方的光屏上;恰好消失，记卜激光入射点。，取走玻燧豉，

过。点作CO的垂线DE。

⑴步骤II中，当激光从。点入射到。点在A/T面下方光屏上恰好消失时是光的

A.色散现象B.衍射现象C.全反射现象

⑵用刻度尺测得O8=4.（X）cm、£>E=2.5（）cm,则玻璃砖的折射率〃=<

【典例2】.（2025高考福建卷）（6分）（1）为测糖水的折射率与浓度的关系，设计如下实验:

某次射入激光，测得数据如图，则糖水的折射率为。

⑵改变糖水浓度，记录数据如表

n1.321.341351.381.42

y(%)10%20%30%40%50%

将30%的数据绘图，求得糖水浓度每增加10%,折射率的增加值为（保留两

位有效数字）。

【典例3】（2024•安徽卷,11）某实脸小组做“测量玻璃的折射率”及拓展探究

实验。

⑴为测量玻璃的折射率,按如图甲所示进行实验，以下表述正确的一项是

（选填正确答案标号）。

A.用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线。和，

B.在玻璃砖一侧插上大头针片、耳，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使

八把片挡住，这样就可以确定入射光线和入射点心在眼睛这一侧，插上大头针

月，使它把△、也都挡住，再插上大头针4,使它把1、K、月都挡住，这样就

可以确定出射光线和出射点。

C.实验时入射角外应尽量小一些，以减小实验误差

（2）为探究介质折射率与光的频率的关系，分别用一束红光和一束绿光从同一点

入射到空气与玻璃的分界面，保持相同的入射珀，根据实验结果作出光路图，并

标记红光和绿光，如图乙所示。此实验初步表明:对于同一种介质，折射率与光

的频率有关。频率大，折射率（选填“大”或“小”）。

（3）为探究折射率与介质材料的关系，用同一束微光分别射入玻璃砖和某透明介

质，如图丙、丁所示。保持相同的入射角叫，测得折射角分别为

则玻璃和该介质的折射率大小关系为〃玻璘〃介版（选填或“<”）o此实

验初步表明:对于一定频率的光，折射率与介质材料有关。

【典例4】（2024・湖北卷，11）某同学利用激光测量半圆柱体玻璃砖的折射率,

具体步骤如下：

)7mm

a

::

::

::

;:

(b)

①平铺白纸，用铅笔画两条互相垂直的直线加’和BB',交点为0。将半圆柱体

玻璃砖的平直边紧贴/M',并使其圆心位于。点，画出玻璃砖的半圆弧轮廓线,

如图⑸所示。

②将•细激光束沿。。方向以某•入射角射入玻璃砖，记录折射光线与半圆弧的

交点联

③拿走玻璃砖，标记3光线与半圆弧的交点只

④分别过跳夕作加’的垂线初八PP',M'、〃是垂足，并用米尺分别测量以'、

分'的长度x和汽

⑤改变入射角，重复步骤②③④，得到多组x和y的数据。根据这些数据作出y

一x图像，如图⑹所示。

（1）关于该实验，下列说法正确的是（单选，填标号）。

A.入射角越小,误差越小

B.激光的平行度好，比用插针法测量更有利于减小误差

C.选择圆心。点作为入射点，是因为此处的折射现象最明显

（2）根据y—x图像，可得玻璃砖的折射率为（保留3位有效数字）。

（3）若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径，则折射率的测量结果

（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。

【典例5].（2024年6月浙江省物理选考）如图所示，用“插针法”测量一等

腰三角形玻璃砖（侧面分别记为1和B、顶角大小为6）折射率。

①在白纸上画一条直线并画出其垂线cd,交于。点；

②将侧面4沿加放置，并确定侧面夕的位置e/

③在cd上坚直插上大头针R和巳，从侧面8透过玻璃砖观察R和P2,插上大头

针P3,要求巳能挡住__________（选填"PJ、%”或"P1和P」）的虚像;

④确定出射光线的位置____________（选填“需要”或“不需要”第四枚大头针;

⑤撤去玻璃砖和大头针，测得出射光线与直线”的夹角为0,则玻璃砖折射率

IF___________________________

【典例6】（2024高考湖北卷）某同学利用激光测量半圆柱体玻璃砖的折射率，具体步骤

如下：

①平铺白纸，用铅笔画两条互相垂直的直线A4'和88'，交点为0。将半圆柱体玻璃砖的平

直边紧贴/VV，并使其圆心位于0点，画出玻璃砖的半圆弧轮廓线，如图（a）所示。

②将一细激光束沿C0方向以某一人射角射入玻璃破，记录折射光线与半圆弧的交点Mo

③拿走玻璃砖，标记C。光线与半圆弧的交点P。

④分别过M、P作88,的垂线MMf、PP，M'、P'是垂足，并用米尺分别测量MM'、PP'

的长度x和外

⑤改变入射角，重复步骤②③④，得到多组X和V的数据。根据这些数据作出y-x图像，

如图（b）所示。

（1）关于该实验，下列说法正确的是（单选，填标号）。

A.入射角越小，误差越小

B.激光的平行度好，比用插针法测量更有利于减小误差

C.选择圆心。点作为入射点，是因为此处的折射现象最明显

（2）根据＞一不图像，可得玻璃砖的折射率为（保留三位有效数字）。

（3）若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径，则折射率的测量结果（填

“偏大”“偏小”或“不变”）。

【针对性训练】

1.（2025•河北承德市开学考）如图甲所示，某同学通过实验测定半径为R的半圆柱

形玻璃砖的折射率〃，实验步骤如下：

a.把玻璃砖放到白纸上，使其直径与48边重合，圆心与O点重合

b.取走玻璃瓶，画出入射光线和出射光线延长线的交点与圆心。的连线

c.在水平放置的木板上铺一张白纸，用图钉固定

d.计算每次入射角和折射角的正弦值，建立直角坐标系，作出sini—sin厂的关系

图线，如图乙所示

e.用激光沿平行于0C方向射向直径面上的D点，用插针法确定出射光线通过直

线。。上的b点

£改变激光入射点。的位置，重复实验

g.用刻度尺和铅笔画一条直线A8,再在合适的位置作A8的垂线0C,相交于。

点

(I)实验步骤的正确顺序为。

(2)该半圆柱形玻璃砖的折射率〃=o

(3)0、。两点之间的距离L与半径/?的比值5=_______时，恰好没有光线从球

R

面射出。

2.(2024.安徽亳州模拟)在“测量玻璃的折射率”实验中:

(1)如图甲，用插针法测量玻璃砖折射率的实验中，下列说法中正确的

是o

A.若不小心用手触摸了光学表面，不会影响测量

B.为减小测量误差，P、P2的连线与法线NV的天角应尽量小些

C.为了减小作图误差，P3和P4的距离应适当取大些

D.4/界面一定要与。优平行，否则会有误差

⑵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。

⑶在该实验中，光线是由空气射入玻璃砖，根据测得的入射角和折射角的正弦

值画出的图像如图乙所示，从图像可知玻璃砖的折射率等于。

(4)如图丙所示，在实验过程中画出界面〃后，不小心将玻璃砖向上平移了一些，

导致界面优面到图中虚线位置，而在作光路图时界面。仍为开始所画的，则所测

得的折射率将(填“偏大”“偏小”或“不变

3.某同学在利用“插针法”测量一块红色直角三角形玻璃砖的折射率时发现，由于

玻璃的颜色较深，在另一侧很难观测到对侧所插的针，他想到可以用实验室的红

色激光那来完成实验。如图所示，他在木板上固定好白纸，放好玻璃砖，正确作

出了界面MN、MP、NP,然后让很细的激光平行于木板从玻璃砖的上界面MN

入射。

(I)由于激光很强，不能用眼睛直接观测，该同学通过在木板上插入被激光照亮

的针来确定激光光路，正确的插针顺序应是。

A.Pl、心、P3、P4B/4、23、。2、P\

C.P1、尸2、。4、03D.P4、P3、尸1、尸2

（2）若PiP2与MN垂直，用量角器量得图中的仇=60。,夕2=30。，则玻璃的折射

率为O

A.V3B.—

3

C.2D.更

32

（3）若激光器正常发光，平行于MN从玻璃砖NP界面垂直射入玻璃砖，如图中虚

线箭头所示。该同学发现在MP一侧始终找不到出射光线，则原因是

该同学在MP一侧没有找到出射光线，但在MN一侧找到了出射光线，他依然用

被激光照亮的针确定了激光在MN一侧的出射光线和NP一侧的入射光线，则测

量后他计算出玻璃的折射率（填"能''或"不能”）。

4.（2025•广东大亚湾区联考）某同学测量一半圆形透明玻璃砖的折射率，实验过程

如下：

①用游标卡尺测量玻璃砖的直径d,确定其底面圆心位置并标记在玻璃砖上；

②将玻璃砖放在位于水平桌面并画有直角坐标系。口的白纸上，使其底面圆心

和直径分别与。点和x轴重合，将一长直挡板紧靠玻璃砖并垂直于x轴放置，

如图乙所示；

③用激光器发出激光从玻璃瓶外壁始终指向O点水平射入，从），轴开始顺时针

缓慢移动激光器，直至恰好没有激光从玻璃砖射出至挡板上）《）的区域时，在白

纸上记录激光束从玻璃彼外壁入射的位置P。

④取走玻璃砖，过P点作y轴的垂线PQ,用刻度尺测量PQ的长度L。

根据以上步骤，回答下列问题：

（1）测得半圆形玻璃砖直径”的读数如图甲所示，则d=cm。

(2)步骤③中，没有激光射至挡板上)，＜0区域的原因是激光束在玻璃砖直径所在

界面处发生了o

(3)根据以上测量的物理量，写出计算玻璃砖折射率的表达式为〃=,若

测得PQ线段的长度A=2.00cm,计算可得玻璃砖的折射率为/2=(结果

保留3位有效数字)。

5.(2025•广东河源市开学考)某实验小组欲测量一段圆柱形玻璃破的折射率，其操

作步骤如下：

A.将白纸固定在水平桌面上，将圆柱形玻璃砖竖直放在白纸上，用铅笔准确描出

玻璃砖底面圆的轮廓。

B.将底面圆圆周平分为6()等份，并标上相应的数字，如图中所示，再将玻璃砖

竖直放回图甲中的底面圆轮廓上进行实验。

C.用激光笔发出细束激光，沿平行于圆直径00,的方向入射，分别准确记录入射

点P和出射点。在圆周上对应的读数M、

D.改变入射点位置，重复步骤C。

⑴根据圆周上的读数可得,入射角i=，折射角尸(以

弧度制表示)。

(2)若经过多次测量，作出sini—sin厂的图像如图乙所示，则玻璃砖的折射率为〃

=(结果保留3位有效数字)。

(3)在本实验的操作过程中，若入射光线发生了如图甲中虚线所示的偏离，则

折射率的测量值将(选填“偏大”或“偏小

6.实验室有一块长方体透明介质，截面如图中ABCO所示。A8的长度为3AD

的长度为2且48和A。边透光，而3C和S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。射到A3面匕经折射后AO而k

有光线射出，甲、乙两同学分别用不同方法测量该长方体介质的折射率。

⑴甲同学的做法是:保持射到A8面上光线的入射角不变，用遮光板由A点沿

缓慢推进，遮光板前端推到尸时，A。面上恰好无光线射出，测得Ap的长度为

h,则长方体介质的折射率可表示为〃=o

（2）乙同学的做法是:缓慢调节射到上光线的入射角，使面恰好无光线射出，

测得此时射到AB面上光线的入射角为例，则长方体介质的折射率可表示为〃

（3）仇和02的关系为的।a（填或'="）。

7.在“测最玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作后插好了4枚大头针，如图甲所示。

（1）下列说法正确的是；

A.入射角越大，误差越小

B.在白纸上放好玻璃残后，用铅笔贴着光学面画出界面

C.实验时既可用量角器，也可用圆规和直尺等工具进行测量

D.判断像与大头针是否在同一直线时，应该观察大头针的头部

（2）请在图甲中画出完整的光路图；

（3）对你画出的光路图进行测量和计算，求得该玻璃稚的折射率n=（保留三

位有效数字）；

（4）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，经正确操作后插好

了8枚大头针，如图乙所示。图乙中心和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（选填“4"或"夕’）o

8.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Pl、P2,然后在玻璃砖的另一侧观察，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和P4,使挡住外和的像，P4挡住P3

以及P］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。为两

圆弧圆心，图甲中已画出经P1、。2点的入射光线。

（1）在图甲上补画出所需的光路。

（2）为了测出玻璃的折射率，需要测量入射角和折射角，请在图甲中的AB分界面上标出

这两个角，分别用/•和r表示。

（3）为了保证光线从弧面CD上射出，实验过程中，光线在弧面AB的入射角应适当

（选填“小一些”“无所谓”或“大一些”）。

（4）多次改变入射角，测得儿出入射角和折射角，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0

9.（2023•海南高考14题）用激光测玻璃砖折射率的实验中，玻璃砖与屏P平行放置，从另

一侧用激光笔以一定角度照射，此时在屏上的S］处有激光点，移走玻璃砖，光点移到&处,

回答下列问题：

（1）请画出激光束经玻璃折射后完整的光路图；

（2）已经测出48=/i，OA=h，SS=h，则折射率〃=（用A表示）；

（3）若改用宽ab更小的玻璃砖做实验，则5遥2间的距离会（填“变人”“变小”

或“不变”）。

10.小明同学为探究光的折射定律设计了如图所示的实验装置.，在玻璃水槽中鞋直放置的光

屏由E和F两个半圆形光屏组成，其竖直方向的直径NOM为两半圆屏的分界线，其中半圆

形光屏F可绕直径NOM在水平方向折转。

（1）实验时，先让光屏E、F位于同一平面内，一束激光贴着光屏E沿半径方向从空气斜射

入水中，在光屏F上（选填“能”或“不能”）看到折射后的光束；小明将光屏F

沿逆时针（俯视）方向折转一定角度后，则在光屏F上（选填“能”或“不能”）

看到折射光线，这说明折射光线和入射光线（选填“在”或“不在”）同一平面内；

（2）小明探究光从水射向空气时，折射角与入射角的关系，测得的数据如下表所示。由表

中数据可知，光从水斜射入空气中时，折射角（选填“大于”“等于”或“小于”）

入射角。

入射角22。32。41°

折射角30°45°60°

11.（2025•广东河源市开学考〉某实验小组欲测定一段圆柱形玻璃砖的折射率，其操作步骤

如下：

a.将白纸固定在水平桌面上，将圆柱形玻璃砖竖直放在白纸上，用铅笔准确描出玻璃砖底面

圆的轮廓。

b.将底面圆圆周平分为60等份，并标上相应的数字，如图甲所示，再将玻璃砖竖直放回图

甲中的底面圆轮廓上进行实验。

c.用激光笔发出细束激光.沿平行于圆直径。。，的方向入射，分别准确记录入射点P和出射

点Q在圆周上对应的读数M、

d.改变入射点位置，重复步骤c。

（1）根据圆周上的读数Ni、他可得，入射角，=，折射角r=。

（以弧度制表示）

（2）若经过多次测量，作出sin/-sinr的图像如图乙所不，则玻璃砖的折射率为n=

（结果保留三位有效数字）。

（3）在本实验的操作过程中，若入射光线发生了如图甲中虚线48所示的偏离，则折射率

的测量值将（选填“偏大”或“偏小”）。

高考实验解读与针对性训练

实验21测量玻璃折射率

【实验解读】

一、教材实验解读

原理与器材实验操作注意事项

1.用图钉把白纸固定在木板上。1.实验时，应尽可能

1.实验原理

2.在白纸上画一条直线a心并将大头针竖直插在

通过插针法找出跟入射光

取。优上的一点O为入射点，作纸上，且P\和P2

线AO对应的出射光线05,

过O点的法线MM；之间、P3和P4之间、

从而回出折射光线。。'，测

3.画出线段A。作为入射光线，尸2与0、尸3与。'之

出折射角仇,再根据〃=

并在A。上插上H、P2两根大间距离要稍大一

胎或T计算出玻

头针。些。

璃的折射率。

4.在白纸上放上玻璃桁，使玻璃2.入射角仇不宜太

M

砖的一条长边与直线因对齐，大（接近90。）,也不

并画出另一条长边的对齐线

宜太小（接近0°）o

6M'oM~~V

加bb；3.操作时手不能触

5.眼睛在协的T则透过玻璃砖摸玻璃砖的光洁光

2.实验器材

观察两个大头针并调整视线方学面，也不能把玻

木板、白纸、玻璃砖、大头

向，使Pl的像被P2的像挡住，璃语界面当作尺子

针、图钉、量角器、三角板、

立ri"笺然后在眼睛这一侧插上大头针㈣界线。

P3,使P3挡住P、尸2的像，再4.实验过程中，玻璃

插上孔，使孔挡住尸3和Pl、砖与白纸的相对位

尸2的像。置不能改变。

6.移去玻璃砖，拔去大头针，由5.玻璃砖应选用宽

大头针尸3、P4的针孔位置确定度较大的，宜在5

出射光线。6及出射点0、连cm以上，若宽度太

接0、0得线段00'，即折射光小，则测量误差较

线。大。

7.用量角器测量入射角仇和折

射角〃2,并查出其正弦值sinOi

和sin仇。

1.计算法:算出不同入射角时的〃=曾，并取平均值兀

sin

2.作sina一sin/图像由〃=曾可知图像应是过原点的直线,如图甲所示，

sinU2

其斜率为折射率/

数

据

处

理

Osin82、B

甲乙

3.“单位圆”法：

如图乙所不，sin0\~,sin61—,OE-OE'-R则〃一」一尸丹。

ULUcffSin(72Lfnf

二、拓展创新实验

高考启示

高考实验题一般源于教材而不拘泥于教材，是在教材实验的基础上创设新情景。

因此，要在夯实教材实验的基础上注意迁移和创新能力的培养，善于用教材中实

验的原理、方法和技巧处理新问题。

器材创新:

长方体玻璃砖改为梯形玻璃砖、三棱柱玻璃砖、半圆形玻璃砖等。

【高考典例】

【典例1】(2025高考海南卷)测量某半圆形玻璃砖的扑射率，操作步骤如卜.：

I.在白纸上画一条直线，半圆形玻璃砖放白纸上，玻璃石专直径与直线重合，描出直径两端

点A和取走玻璃砖，用刻度尺求圆心。点，过。点作垂线CO,放回玻璃而专，将光

屏垂直AB贴近玻璃砖A点放置。

II.沿玻璃砖由。向8缓慢移动激光笔，使得入射光线平行纸面且始终沿着半径方向射向圆

心。，从玻璃破射出的激光在A8卜方的光屏上;恰好消失，记卜激光入射点。，取走玻燧豉，

过。点作CO的垂线DE。

⑴步骤II中，当激光从。点入射到。点在A/T面下方光屏上恰好消失时是光的

A.色散现象B.衍射现象C.全反射现象

⑵用刻度尺测得O8=4.(X)cm、£>E=2.5()cm,则玻璃砖的折射率〃=。

【答案】⑴C(2)1.6

【解析】(1)当激光从。点入射到。点在AB面下方光屏上恰好消失时，此时光线在，8面

发生全反射，故是光的全反射现象。故选C.

(2)根据前面分析可知此时入射角等于临界角，即NDQE二C,故可得sinC="1=冷=9

ODOno

根据sinC」

n

可得玻璃砖的折射率〃=1.6。

【典例2】.（2025高考福建卷）（6分）（1）为测糖水的折射率与浓度的关系，设计如下实验:

某次射入激光，测得数据如图，则糖水的折射率为

⑵改变糖水浓度，记录数据如表

n1321.341.351.381.42

y(%)10%20%30%40%50%

将30%的数据绘图，求得糠水浓度每增加10%,折射率的增加值为（保留两

位有效数字）。

【答案】⑴（3分）

(2)0.028(3分)

L

【解析】（1）设入射角为，，折射角为，根据几何关系有sin,=I卜小sinr

根据折射定律〃

sinr

可得糖水的折射率为〃=

（2）根据题中数据作图

1-42-I-2SX10%=0.028

故川.得糖水浓度每增加10%，折射率的增加值为△〃=

50%

【典例3】（2024♦安徽卷，11）某实验小组做“测量玻璃的折射率”及拓展探究

⑴为测量玻璃的折射率，按如图甲所示进行实验，以下表述正确的一项是

（选填正确答案标号）。

A.用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线a和1

B.在玻璃砖一侧插上大头针片、鸟，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使

月把片挡住，这样就可以确定入射光线和入射点心在眼睛这一侧，插上大头针

使它把片、月都挡住，再插上大头针斗使它把片、月、鸟都挡住，这样就

可以确定出射光线和出射点a

C.实验时入射角出应尽量小一些，以减小实验误差

（2）为探究介质折射率与光的频率的关系，分别用一束红光和一束绿光从同一点

入射到空气与玻璃的分界面，保持相同的入射角，根据实验结果作出光路图，并

标记红光和绿光，如图乙所示。此实验初步表明:对于同一种介质，折射率与光

的频率有关。频率大，折射率（选填“大”或“小”）0

（3）为探究折射率与介质材料的关系，用同一束微光分别射入玻璃砖和某透明介

质，如图丙、丁所示。保持相同的入射角凹，测得折射角分别为%、。3（。2<。3），

则玻璃和该介质的折射率大小关系为〃玻璃〃介顺（选填“>”或）。此实

验初步表明:对于一定颍率的光，折射率与介质材料有关。

答案（1）B（2）大⑶》

解析（1）在白纸上画出一条直线日作为界面，把玻璃砖放在白纸上，使它的一

个长边与a对齐。用直尺或者三角板轻靠在玻璃砖的另一长边，按住直尺或三角

板不动，将玻璃砖取下，画出直线T代表玻璃砖的另一边，而不能用笔在白纸

上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线a和故A错误;在玻璃砖一侧插上大

头针X、为眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使么把幺挡住，这样就可

以确定入射光线和入射点。。在眼睛这一侧，插上大头针月，使它把幺、2都挡

住，再插上大头针4使它把X、典、鸟都挡住，这样就可以确定出射光线和出

射点”，故B正确;实验时入射角外应适量大一些，但也不能太大（接近90°）,

以减小实验误差，故C错误。

⑵由题图乙可知，入射角相同，绿光的折射角小于红光的折射角，根据折射定

律〃=也等可知绿光的折射率大于红光的折射率,又因为绿光的频率大于红光的

sin02

频率，所以频率大，拧射率大。

⑶根据折射定律可知，玻璃的折射率为〃玻璃=曳色，该介质的折射率为〃健=

sin七

"其中。2<。3，所以刀玻璃>〃介项。

sina?

【典例4】（2024•湖北卷，11）某同学利用激光测量半圆柱体玻璃砖的折射率,

具体步骤如下：

y/mm

匐二...

U)

35

30

25

20

15

10

5

051()1520253().v/mm

(b)

①平铺白纸，用铅笔画两条互相垂直的直线加'和BB'，交点为0。将半圆柱体

玻璃砖的平直边紧贴/M',并使其圆心位于。点，画出玻璃砖的半圆弧轮廓线,

如图⑸所示。

②将一细激光束沿。〃方向以某一入射角射入玻璃破，记录折射光线与半圆弧的

交点机

③拿走玻璃砖，标记3光线与半圆弧的交点几

④分别过以刀作做'的垂线物八PP',W、P'是垂足，并用米尺分别测量初八

分'的长度X和外

⑤改变入射角，重复步骤②③④，得到多组x和y的数据。根据这些数据作出y

—x图像，如图（b）所示。

（1）关于该实验，下列说法正确的是（单选，填标号）。

A.入射角越小，误差越小

B.激光的平行度好，比用插针法测量更有利于减小误差

C.选择圆心。点作为入射点，是因为此处的折射现象最明显

（2）根据y—x图像，可得玻璃砖的折射率为（保留3位有效数字）。

（3）若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃传的实际半径，则折射率的测量结果

（选填“偏大”“偏小”或“不变”兀

答案（DB（2）1.58⑶不变

解析（1）在本实验中：为了减小测量误差，入射角应适当大些，因为入射角越

大，折射角也越大，则入射角和折射角的测量误差都会减小，从而使折射率测量

的误差减小，A错误;与插针法测量相比，激光的平行度良好，能更准确地确定

入射光线和折射光线，从而更有利于减小实验误差，B正确;选择圆心。点作为

入射点，是因为便于计算，并不是因为此处的折射现象最明显，C错误。

⑵设入射角为。、折射角为£、半圆弧轮廓线半径（玻璃砖半径）为此则由儿

何关系可知sina=\sin£=\根据折射定律可得玻璃砖的折射率〃=当

RRsm/?

=二结合题图（b）可知y—x图像的斜率为该玻璃砖的折射率，故该玻璃砖的折

X

射率〃=芸=1.58。

Zo.5

⑶由⑵问分析可知打射率的表达式中没有半圆弧轮廓线半径兆所以轮廓线半

径的测量误差对实验结果没有影响，即折射率的测量结果不变。

【典例5].（2024年6月浙江省物理选考）如图所示，用“插针法”测量一等

腰三角形玻璃砖（侧面分别记为/I和B、顶角大小为。）折射率。

①在白纸上画一条直线ab,并画出其垂线交于。点；

②将侧面/沿数放置，并确定侧面〃的位置e/

③在“上坚直插上大头针Pi和P2,从侧面“透过玻璃豉观察P.和P2,插上大头

针P3,要求P?能挡住__________（选填"PJ、"P?”或“P1和P2"）的虚像；

④确定出射光线的位置____________（选填“需要”或“不需要”第四枚大头针;

⑤撤去玻璃砖和大头针，测得出射光线与直线"的夹角为Q,则玻璃砖折射率

77=o

【答案】①.P|和P2②.不需要③.零

sin。

【解析】

③[1]要求P和P2在一条光线上,该光线透过玻璃砖后过P.故P3要能挡住B

和P?的虚像；

④[2]c〃与ab垂直，则过R和B的光线与数垂直，光垂直入射时传播方向不变，

可确定ef边上的入射点，此时只需要找到折射光线上的一点即可确定出射光线,

不需要插第四枚大头针；

⑤[3]根据儿何关系可知入射角为0,折射角为故

/、

.71

sin-----a

I2Jcosa

sin。sin。

【典例6】（2024高考湖北卷）某同学利用激光测量半圆柱体玻璃砖的折射率，具体步骤

如下：

①平铺白纸，用铅笔画两条互相垂直的直线A4'和88'，交点为0。将半圆柱体玻璃砖的平

直边紧贴/VV，并使其圆心位于0点，画出玻璃砖的半圆弧轮廓线，如图（a）所示。

②将一细激光束沿C0方向以某一人射角射入玻璃破，记录折射光线与半圆弧的交点Mo

③拿走玻璃砖，标记C。光线与半圆弧的交点P。

④分别过M、P作88,的垂线MMf、PP，M'、P'是垂足，并用米尺分别测量MM'、PP'

的长度x和外

⑤改变入射角，重复步骤②③④，得到多组X和V的数据。根据这些数据作出y-x图像，

如图（b）所示。

（1）关于该实验，下列说法正确的是（单选，填标号）。

A.入射角越小，误差越小

B.激光的平行度好，比用插针法测量更有利于减小误差

C.选择圆心。点作为入射点，是因为此处的折射现象最明显

（2）根据＞一不图像，可得玻璃砖的折射率为（保留三位有效数字）。

（3）若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径，则折射率的测量结果（填

“偏大”“偏小”或“不变”）。

【答案】（1）B（2）1.57

（3）不变

【解析】

（1）A.入射角适当即可，不能太小，入射角太小，导致折射角太小，测量的误差会变大，

故A错误；

B.激光的平行度好，比用插针法测量更有利于减小误差，故B正确；

C.相同的材料在各点的折射效果都一样，故C错误。

故选Bo

（2）设半圆柱体玻璃砖的半径为根据几何关系可得入射角的正弦值为

sinz=—

R

折射角的正弦值为

.x

sin/•=—

R

折射率

sin/y

〃=----=—

sinrx

可知丁一人图像斜率大小等于折射率，即

44

〃=—=1.57

28

（3）根据（2）中数据处理方法可知若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径，

则折射率的测量结果不变，

【针对性训练】

1.（2025•河北承德市开学考）如图甲所示，某同学通过实验测定半径为R的半圆柱

形玻璃砖的折射率〃，实验步骤如下：

a.把玻璃砖放到白纸上，使其直径与边重合，圆心与O点重合

b.取走玻璃砖，画出入射光线和出射光线延长线的交点与圆心O的连线

c.在水平放置的木板上铺一张白纸，用图钉固定

d.计算每次入射角和折射角的正弦值，建立直角坐标系，作出sini-sinr的关系

图线，如图乙所示

e.用激光沿平行于0C方向射向直径面上的D点，用插针法确定出射光线通过直

线0c上的厂点

f.改变激光入射点。的位置，重复实验

g.用刻度尺和铅笔画一条直线A8,再在合适的位置作的垂线0C,相交于0

八占、、

N''xE/\D

0().75sinr

乙

(1)实验步骤的正确顺序为O

(2)该半圆柱形玻璃砖的折射率〃=。

(3)0、。两点之间的距离L与半径R的比值】=________时，恰好没有光线从球

R

面射出。

答案(l)c、g、a、e、f、b、d(2)1.5(3)|

解析(1)该实验的合理顺序为c、g、a、e、f、b、do

(2)根据折射定律有〃二列二结合题图乙可得

==

(3)发生全反射的临界条件为sinC：=结合几何知识可得.sinC=|o

2.(2024.安徽亳州模拂在“测量玻璃的折射率”实验中:

⑴如图甲，用插针法测量玻璃砖折射率的实验中，下列说法中正确的

是O

A.若不小心用手触摸了光学表面，不会影响测量

B.为减小测量误差，P、尸2的连线与法线的夹角应尽量小些

C.为了减小作图误差，P3和P4的距离应适当取大些

D.权T界面一定要与〃优平行，否则会有误差

⑵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。

⑶在该实验中，光线是由空气射入玻璃砖，根据测得的入射角和折射角的正弦

值画出的图像如图乙所示，从图像可知玻璃砖的折射率等于。

(4)如图丙所示，在实验过程中画出界面。后，不小心将玻璃砖向上平移了一些，

导致界面苏面到图中虚线位置，而在作光路图时界面。仍为开始所画的，则所测

得的折射率将(填“偏大”“偏小”或"不变

答案(1)C⑵大(3)1.5(4)偏大

解析(1)拿光学元器件时切忌用手触摸光学表面，以防脏污甚至腐蚀光学面造

成永久的损坏而造成实验误差，故A错误;为减小测量误差，入射角应适当大一

些，即P、P2的连线与法线的夹角应尽量大些，故B错误;为了减小作图误

差，将出射光线确定得更准确些，P3和P4的距离应适当取大些，故C正确;测折

射率时，只要操作正确，与玻璃砖形状无关，故玻璃的两个光学面"不平

行，对玻璃折射率的测定结果没有影响，故D错误。

⑵玻璃破的宽度越大，出射光线的侧移越大，折射角的测量越准确，故为了减

小误差应选用宽度大的玻璃砖来测量。

(3)根据折射率定义式有〃=税

代入数据可得玻璃砖的折射率为〃=照=1.5。

0.4

(4)在实验过程中，画出界面。后，不小心将玻璃砖向上平移了一些，导致界面

优画到图中虚线位置，而在作光路图时界面。仍为开始所画的，实际光线如图中

的。。所示，而作图光线如OQ所示，导致折射角偏小，所测得的折射率偏大。

AM

3.某同学在利用“插针法”测量一块红色直角三角形玻璃破的折射率时发现，由于

玻璃的颜色较深，在另一侧很难观测到对侧所插的针，他想到可以用实验室的红

色激光器来完成实验。如图所示，他在木板上固定好白纸，放好玻璃砖，正确作

出了界面MN、MP、NP,然后让很细的激光平行于木板从玻璃砖的上界面MN

入射。

(1)由于激光很强，不能用眼睛直接观测，该同学通过在木板上插入被激光照亮

的针来确定激光光路，正确的插针顺序应是o

A.Pi、P2、P3、PAB.?4>P3、PI、PI

C.Pl、尸2、PA、尸3D.尸4、P.3、P\>尸2

(2)若PP2与MN垂直,用量角器量得图中的仇=60。,夕2=30。，则玻璃的折射

率为o

A.V3B.—

3

C.2D.C

32

⑶若激光器正常发光，平行于MN从玻璃砖NP界面垂直射入玻璃瓶，如图中虚

线箭头所示。该同学发现在MP一侧始终找不到出射光线，则原因是

该同学在MP一侧没有找到出射光线，但在MN一侧找到了出射光线，他依然用

被激光照亮的针确定了激光在MN一侧的出射光线和NP一侧的入射光线，则测

量后他计算出玻璃的折射率(填"能''或"不能”)。

答案(1)B(2)A(3)激光在MP界面上发生了全反射能

解析(1)应该先插光路后面的针，否则光被挡住，后面的针无法确定位置，故

正确的插针顺序应是尸4、P3、。2、P1,故B正确。

(2)在MP界面上，由几何关系知光的入射角为i=30。，折射角为/*=6()。，则玻璃

的