(本欄目對應學生用書P293)實驗十三測定玻璃的折射率目錄1核心知識·優化增分2高分能力·突破瓶頸3課后提能演練

2.實驗器材玻璃磚、白紙、木板、大頭針、圖釘、量角器（或圓規）、三角板、鉛筆.3.實驗步驟（1）如圖乙所示，把白紙鋪在木板上.（2）在白紙上畫一直線aa'作為界面，過aa'上的一點O畫出界面的法線NN'，并畫一條線段AO作為入射光線.（3）把長方形玻璃磚放在白紙上，并使其長邊與aa'重合，再用直尺畫出玻璃磚的另一邊bb'.（4）在線段AO上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2.（5）從玻璃磚bb'一側透過玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像，調整視線的方向直到P1的像被P2的像擋住.再在bb'一側插上兩枚大頭針P3、P4，使P3能擋住P1、P2的像，P4能擋住P3本身及P1、P2的像.（6）移去玻璃磚，在拔掉P1、P2、P3、P4的同時分別記下它們的位置，過P3、P4作直線O'B交bb'于O'.連接O和O'、OO'就是玻璃磚內折射光線的方向.∠AON為入射角，∠O'ON'

為折射角.（7）改變入射角，重復實驗.

5.注意事項（1）實驗時，應盡可能將大頭針豎直插在紙上，且P1和P2之間，P3和P4之間，P2與O，P3與O'之間距離要稍大一些.（2）入射角θ1不宜太大（接近90°），也不宜太小（接近0°）.若太大：反射光較強，出射光較弱.若太小：入射角、折射角測量的相對誤差較大.

例題

（2023年廣東卷）用某同學用激光筆和透明長方體玻璃磚測量玻璃的折射率，實驗過程如下：（1）將玻璃磚平放在水平桌面上的白紙上，用大頭針在白紙上標記玻璃磚的邊界.（2）①激光筆發出的激光從玻璃磚上的M點水平入射，到達ef面上的O點后反射到N點射出.用大頭針在白紙上標記O點、M點和激光筆出光孔Q的位置.②移走玻璃磚，在白紙上描繪玻璃磚的邊界和激光的光路，作QM連線的延長線與ef面的邊界交于P點，如圖甲所示.甲

乙2.25

變式（2024年安徽卷）某實驗小組做“測量玻璃的折射率”及拓展探究實驗.（1）為測量玻璃的折射率，按如圖所示進行實驗，以下表述正確的一項是

.（填正確選項）

A.用筆在白紙上沿著玻璃磚上邊和下邊分別畫出直線a和a'B.在玻璃磚一側插上大頭針P1、P2，眼睛在另一側透過玻璃磚看兩個大頭針，使P2把P1擋住，這樣就可以確定入射光線和入射點O1.在眼睛這一側，插上大頭針P3，使它把P1、P2都擋住，再插上大頭針P4，使它把P1、P2、P3都擋住，這樣就可以確定出射光線和出射點O2C.實驗時入射角θ1應盡量小一些，以減小實驗誤差B

（2）為探究介質折射率與光的頻率的關系，分別用一束紅光和一束綠光從同一點入射到空氣與玻璃的分界面.保持相同的入射角，根據實驗結果作出光路圖，并標記紅光和綠光，如圖乙所示.此實驗初步表明：對于同一種介質，折射率與光的頻率有關，頻率越大，折射率越

（填“大”或“小”）.

大（3）為探究折射率與介質材料的關系，用同一束微光分別入射玻璃磚和某透明介質，如圖丙、丁所示.保持相同的入射角α1，測得折射角分別為α2、α3（α2<α3），則玻璃和該介質的折射率大小關系為n玻璃

（填“>”或“<”）n介質.此實驗初步表明：對于一定頻率的光，折射率與介質材料有關.

>

【解析】（1）在白紙上畫出一條直線a作為界面，把長方體玻璃磚放在白紙上，使它的一個長邊與a對齊，用直尺或者三角板輕靠在玻璃磚的另一長邊，按住直尺或三角板不動，將玻璃磚取下，畫出直線a'代表玻璃磚的另一邊，而不能用筆在白紙上沿著玻璃磚上邊和下邊分別畫出直線a和a'，A錯誤；在玻璃磚一側插上大頭針P1、P2，眼睛在另一側透過玻璃磚看兩個大頭針，使P2把P1擋住，這樣就可以確定入射光線和入射點O1.在眼睛這一側，插上大頭針P3，使它把P1、P2都擋住，再插上大頭針P4，使它把P1、P2、P3都擋住，這樣就可以確定出射光線和出射點O2，B正確；實驗時入射角θ1應盡量大一些，但也不能太大（接近90°），以減小實驗誤差，C錯誤.

知識鞏固練1.（1）如圖所示，用插針法測定玻璃磚折射率的實驗中，下列說法正確的是

（）A.若P1、P2的距離較大時，通過玻璃磚會看不到P1、P2的像B.為減少測量誤差，P1、P2的連線與法線NN'的夾角應盡量小些C.為了減小作圖誤差，P3和P4的距離應適當取大些D.若P1、P2的連線與法線NN'夾角較大時，有可能在bb'面發生全反射，所以在bb'一側就看不到P1、P2的像（本欄目對應學生用書P440）C（2）在該實驗中，根據測得的入射角和折射角的正弦值畫出的圖線如圖，從圖線可知玻璃磚的折射率是

.

（3）該實驗小組選取了操作正確的實驗記錄，在白紙上畫出光線的徑跡，以入射點O為圓心作圓，與入射光線P1O、折射光線OO'的延長線分別交于A、B點，再過A、B點作法線NN'的垂線，垂足分別為C、D點，如圖甲，則玻璃的折射率n=

；進一步測得所需數據分別為1.68cm和1.12cm，則該玻璃磚的折射率數值為

.

1.5

1.5

（4）在用針插法測定玻璃磚折射率的實驗中，甲、乙二位同學在紙上畫出的界面aa'、bb'與玻璃磚位置的關系分別如圖乙中①、②所示，其中甲同學用的是矩形玻璃磚，乙同學用的是梯形玻璃磚.他們的其他操作均正確，且均以aa'、bb'為界面畫光路圖.則甲同學測得的折射率與真實值相比

（填“偏大”“偏小”或“不變”）；乙同學測得的折射率與真實值相比

（填“偏大”“偏小”或“不變”）.

偏小不變

綜合提升練2.某研究小組根據光學知識，設計了一個測液體折射率的儀器.如圖所示，在一個圓盤上，過其圓心O作兩條相互垂直的直徑BC、EF.在半徑OA上，垂直盤面插上兩枚大頭針P1、P2并保持位置不變.每次測量時讓圓盤的下半部分豎直進入液體中，而且總使得液面與直徑BC相平，EF作為界面的法線，然后在圖中右上方區域觀察P1、P2，在圓弧EC部分插上P3，使P3擋住P1、P2的像.同學們通過計算，預先在圓弧EC部分刻好了折射率的值，這樣只要根據P3所插的位置，就可以直接讀出液體折射率的值.（1）若∠AOF=30°，OP3與OC之間的夾角為30°，則P3處所對應的折射率的值為

.

（2）圖中P3、P4兩處，對應折射率大的是

.

（3）作AO的延長線交圓周于K，K處對應的折射率為

.

P41

3.某同學為了測量截面為正三角形的玻璃三棱鏡的折射率，先在白紙上放好三棱鏡，在棱鏡的左側插上兩枚大頭針P1和P2，然后在棱鏡的右側觀察到P1和P2的像，當P1的像恰好被P2的像擋住時，插上大頭針P3和P4，使P3擋住P1、P2的像，P4也擋住P1、P2的像，在紙上標出的大頭針位置和三棱鏡輪廓如圖所示.（1）在圖中畫出對應的光路.如圖（2）為了測出三棱鏡玻璃材料的折射率，若以AB為分界面，需要測量的量是