2018届人教版 (选修3-4)：实验2 测定玻璃的折射率、用双缝干涉测光的波长 单元测试

第2讲学生实验：测定玻璃的折射率[目标定位] 1.通过实验了解平行玻璃砖的光学性质.2.会用“插针法”测定玻璃的折射率．一、实验器材两对面平行的玻璃砖一块、大头针四枚、白纸一张、直尺一把或三角板一个、量角器一个．二、实验原理如图1所示，当光线AB以一定入射角i穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AB对应的出射光线CD，从而画出折射光线BC，量出折射角r，再根据n＝sin isin r算出玻璃的折射率．图1一、实验步骤1．如图1所示，将白纸用图钉钉在平木板上．2．在白纸上画出一条直线EE′作为两种介质的分界面，过EE′上的一点B画出界面的法线NN′，并画一条线段AB作为入射光线．3．把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟EE′对齐，画出玻璃砖的另一边FF′.4．在直线AB上竖直插上两枚大头针G1、G2，透过玻璃砖观察大头针G1、G2的像，调整视线方向直到G2的像挡住G1的像．再在观察者一侧竖直插上两枚大头针G3、G4，使G3挡住G1、G2的像，G4挡住G3本身及G1、G2的像，记下G3、G4的位置．5．移去大头针和玻璃砖，过G3、G4所在处作直线CD与FF′交于C，直线CD就代表了沿AB方向入射的光线通过玻璃砖后的传播方向．6．连接BC，入射角i＝∠ABN，折射角r＝∠CBN′，用量角器量出i和r，从三角函数表中查出它们的正弦值，把这些数据记录在自己设计的表格中．7．用上述方法测出入射角分别为15°、30°、45°、60°、75°时的折射角，查出它们的正弦值，填入表格中．8．算出不同入射角下的正弦比值sin isin r，最后求出在几次实验中比值sin isin r的平均值，即为玻璃砖的折射率．9．数据处理(1)作图法：为了减小误差，可以用作图法求出折射率，改变不同的入射角i，测出不同的折射角r，以sin r为横坐标，sin i为纵坐标，做出sin i－sin r图像，由n＝sin isin r可知图像应为直线，则直线的斜率就表示玻璃的折射率．(2)直尺圆规测量法：如图2所示，以B点为圆心，以一定长R为半径，画一个圆交入射光线于G点，交折射光线BC于G′，过G做NN′的垂线GH，过G′做NN′的垂线G′H′，如图所示，sin i＝GHBG，sin r＝G′H′BG′，BG＝BG′＝R，则n＝sin isin r＝GHG′H′.只要用刻度尺测出GH、G′H′的长度就可以求出n.图2例1在“测定玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作，插好了4枚大头针P1、P2和P3、P4，如图3所示．(1)在坐标纸上画出完整的光路图，并标出入射角i和折射角r；(2)对你画出的光路图进行测量和计算，求得该玻璃砖的折射率n＝________(保留两位有效数字)．图3解析 (1)根据光线通过平行玻璃砖，经玻璃砖折射，入射光线和折射光线将保持平行，那么将入射光线P 1P 2与玻璃砖上边界的交点作为入射点，过入射点作上边界的垂线作为法线，则可标出入射角i ，将出射光线P 3P 4与玻璃砖下边界的交点作为出射点，将入射点与出射点用一直线连接，这一直线就是折射光线，即可标出折射角r .(2)由折射率n ＝sin i sin r ，据坐标纸中的格子数，可知sin i ＝22，sin r ＝12，那么折射率n ＝2≈1.4.答案 (1)如图所示 (2)1.4针对训练 某同学由于没有量角器，他在完成了光路图后，以O 点为圆心，10 cm 为半径画圆，分别交线段OA 于A 点，交线段OO ′的延长线于C 点，过A 点作法线NN ′的垂线AB 交NN ′于B 点，过C 点作法线NN ′的垂线CD 交NN ′于D 点，如图4所示．用刻度尺量得OB ＝8 cm ，CD ＝4 cm ，由此可得出玻璃的折射率n ＝________.图4解析 由题图可知sin ∠AOB ＝AB OA ，sin ∠DOC ＝CD OC ，OA ＝OC ＝R ，根据n ＝sin i sin r 知，n ＝sin ∠AOB sin ∠DOC ＝AB CD ＝102－824＝1.5. 答案 1.5二、实验注意事项1．实验中，玻璃砖在白纸上位置不可移动．2．不能用手触摸玻璃砖光洁面，更不能把玻璃砖当尺子用．3．大头针应竖直插在白纸上，且玻璃砖每一侧两枚大头针P 1与P 2间、P 3与P 4间的距离应适当大些，以减小确定光路方向时造成的误差．4．实验中入射角不宜过小，否则会使测量误差大，也不宜过大．5．本实验中如果采用的不是两面平行的玻璃砖，而是采用三棱镜、半圆形玻璃砖等，那么只是出射光线和入射光线不平行，同样能测出折射率．例2在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系分别如图5①、②和③所示，其中甲、丙两同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖．他们的其他操作均正确，且均以aa′、bb′为界面画光路图，则：图5甲同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．乙同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．丙同学测得的折射率与真实值相比_________．解析用图①测定折射率时，玻璃中折射光线偏折大了，所以折射角增大，折射率减小；用图②测定折射率时，只要操作正确，与玻璃砖形状无关；用图③测定折射率时，无法确定折射光线偏折的大小，所以测得的折射率可大、可小、可不变．答案偏小不变可能偏大、也可能偏小、还可能不变实验原理与数据处理1.用三棱镜做测定玻璃折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插入两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，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、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图6所示．图6(1)在本题的图上画出所需的光路图；(2)为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量的量是________、________，在图上标出它们；(3)计算折射率的公式是________．解析(1)如图所示，画出通过P1、P2的入射光线，交AC面于O，画出通过P3、P4的出射光线交AB 面于O ′.则光线OO ′就是入射光线P 1P 2在三棱镜中的折射光线．(2)在所画的图上注明入射角i 和折射角r ，并画出虚线部分，用量角器量出i 和r (或用直尺测出线段EF 、OE 、GH 、OG 的长度)．(3)n ＝sin i sin r (或因为sin i ＝EF OE ，sin r ＝GH OG ，则n ＝EF OE GH OG＝EF ·OG OE ·GH)． 答案 见解析注意事项与误差分析2．(多选)在用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中，其实验光路图如图7所示，对实验中的一些具体问题，下列说法正确的是()图7A ．为了减少作图误差，P 3和P 4的距离应适当取大些B ．为减少测量误差，P 1、P 2连线与法线NN ′的夹角应适当取大一些C ．若P 1、P 2的距离较大时，通过玻璃砖会看不到P 1、P 2的像D ．若P 1、P 2连线与法线NN ′间夹角较大时，有可能在bb ′一侧就看不到P 1、P 2的像解析 实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且P 1和P 2之间，P 2与O 点之间，P 3与P 4之间，P 3与O ′之间距离要稍大一些．入射角应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜太大，也不宜太小．在操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁光学面，更不能把玻璃砖界面当尺子画界线．答案AB题组一 注意事项与误差分析1.(多选)某同学用插针法测定玻璃砖的折射率．他的实验方法和操作步骤正确无误．但他处理实验记录时发现玻璃砖的两个光学面aa ′与bb ′不平行，如图1所示．则下列说法正确的是()图1A．P1P2与P3P4两条直线平行B．P1P2与P3P4两条直线不平行C．他测出的折射率偏大D．他测出的折射率不受影响答案BD2．在利用插针法测定玻璃折射率的实验中：(1)甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa′和bb′后，不小心碰了玻璃砖使它向aa′方向平移了少许，如图2甲所示．则他测出的折射率将________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．(2)乙同学在画界面时，不小心将两界面aa′、bb′间距画得比玻璃砖宽度大些，如图乙所示，则他测得的折射率________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．图2解析(1)如图所示，甲同学利用插针法确定入射光线、折射光线后，测得的入射角、折射角没有受到影响，因此测得的折射率将不变．(2)如图所示，乙同学利用插针法确定入射光线、折射光线后，测得的入射角不受影响，但测得的折射角比真实的折射角偏大，因此测得的折射率偏小．答案(1)不变(2)偏小题组二实验原理、步骤与数据处理3．(多选)某同学做测定玻璃折射率实验时，用他测得的多组入射角i 与折射角r ，作出sin i sin r 图像如图3所示，下列判断中正确的是( )图3A ．他做实验时，光线是由空气射入玻璃的B ．玻璃的折射率为0.67C ．玻璃的折射率约为1.5D ．当测得入射角为60°时，则折射角为30°解析 由题图可知入射角大于折射角，故选项A 对；任何介质的折射率都大于1，故选项B 错；由折射率公式n ＝sin i sin r ，可得n ＝10.67≈1.5，故选项C 对；由n ＝sin i sin r 得sin r ＝sin 60°1.5＝33，r ≠30°，故D 错． 答案 AC4．测定玻璃砖折射率的实验如图4所示，把玻璃砖放在白纸上之前应在纸上先画好图上的三条直线，它们分别是______、______、________，最后按正确的要求插上大头针P 3、P 4，由P 3、P 4的位置决定了光线________的方向，从而确定了折射光线__________的方向．图4答案 a NN ′ AO O ′B OO ′5．用“插针法”测定透明半圆柱玻璃砖的折射率，O 为玻璃截面的圆心，使入射光线跟玻璃砖的平面垂直，如图5所示的四个图中P 1、P 2、P 3和P 4是四个学生实验插针的结果．图5(1)在这四个图中肯定把针插错了的是________．(2)在这四个图中可以比较准确地测出折射率的是________．计算玻璃的折射率的公式是________．解析 如图所示，将P 1P 2看做入射光线，P 3P 4看做出射光线，由题图知，入射光线与界面垂直，进入玻璃砖后，在玻璃砖内传播方向不变，由作出的光路图可知选项A 、C 错误；而选项B 中光路虽然正确，但入射角和折射角均为零，测不出折射率，只有选项D 能比较准确地测出折射率，角度如图，其折射率：n ＝sin r sin i .答案 (1)A 、C (2)D n ＝sin r sin i6．一块玻璃砖有两个相互平行的表面，其中一个表面是镀银的(光线不能通过该表面)．现要测定此玻璃砖的折射率．给定的器材还有：白纸、铅笔、大头针4枚(P 1、P 2、P 3、P 4)、带有刻度的直角三角板、量角器．图6实验时，先将玻璃砖放到白纸上，使上述两个相互平行的表面与纸面垂直．在纸上画出直线aa ′和bb ′，aa ′表示镀银的玻璃表面，bb ′表示另一表面，如图6所示．然后，在白纸上竖直插上两枚大头针P 1、P 2(位置如图)．用P 1、P 2的连线表示入射光线．(1)为了测量折射率，应如何正确使用大头针P 3、P 4？试在图中标出P 3、P 4的位置．(2)然后，移去玻璃砖与大头针．试在图中通过作图的方法标出光线从空气射到玻璃中的入射角i 与折射角r .简要写出作图步骤．(3)写i 、r 表示的折射率公式为n ＝________.解析(1)在bb′一侧观察P1、P2的像(经bb′折射，aa′反射，再从bb′折射出来)，在适当位置插上P3，使得P3与P1、P2的像在一条直线上，即让P3挡住P1、P2的像；再插上P4，让它挡住P1、P2的像和P3，P3、P4的位置如图所示．(2)①过P1、P2作直线与bb′交于O；②过P3、P4作直线与bb′交于O′；③利用刻度尺找到OO′的中点M；④过O点作bb′的垂线CD，过M点作bb′的垂线，与aa′交于N，连接ON；⑤∠P1OD＝i，∠CON＝r.(3)玻璃砖的折射率n＝sin isin r.答案见解析7．某同学在测定一厚度均匀的圆形玻璃的折射率时，先在白纸上作一与圆形玻璃同半径的圆，圆心为O，将圆形玻璃平放在白纸上，使其边界与所画的圆重合．在玻璃一侧竖直插两枚大头针P1和P2，在另一侧再先后插两枚大头针P3和P4，使从另一侧隔着玻璃观察时，大头针P4、P3和P2、P1的像恰在一直线上．移去圆形玻璃和大头针后，在图7中画出：图7(1)沿P1、P2连线方向的入射光线通过圆形玻璃后的传播方向；(2)光线在玻璃内的传播方向；(3)过光线的入射点作法线，标出入射角i和折射角r；(4)写出计算圆形玻璃折射率的公式．解析(1)P1P2为入射光线，P3P4为通过圆形玻璃后的折射光线．(2)O1O2为入射光线P1P2在玻璃中的折射光线．(3)如图所示．(4)n＝sin isin r.答案见解析8．如图8所示，等腰直角三棱镜ABO的两腰长都是16 cm.为了测定它的折射率，棱镜放在直角坐标系中，使两腰与Ox、Oy轴重合．从OB边的C点注视A点，发现A点的视位置在OA边上的D点，在C、D两点插上大头针，测出C点的坐标位置(0,12)，D点的坐标位置(9,0)，试由此计算出该三棱镜的折射率．图8解析从C点注视A点，发现A点的视位置在OA边上的D点，说明光线AC经OB 边发生折射，反向延长线过D点，由此可作出由A点入射到C点的光路如图所示，sin r＝12 122＋92＝45，sin i＝12122＋162＝35，则n＝sin rsin i＝43.答案43第3讲光的全反射[目标定位] 1.知道光疏介质、光密介质、全反射、临界角的概念.2.理解全反射的条件，能计算有关问题和解释相关现象.3.了解光导纤维的工作原理和光导纤维在生产、生活中的应用．一、全反射现象1．光密介质和光疏介质(1)对于两种介质来说，光在其中传播的速度较小的介质，即折射率较大的介质叫光密介质；光在其中传播的速度较大的介质，即折射率较小的介质叫光疏介质．(2)光疏介质和光密介质是相对的．2．全反射：光从光密介质射到光疏介质的界面时，全部被反射回原介质的现象．二、全反射条件1．全反射的条件(1)光需从光密介质射至光疏介质的界面上．(2)入射角必须等于或大于临界角． 2．临界角(1)定义：光从某种介质射向真空或空气时使折射角变为90°时的入射角，称作这种介质的临界角．(2)临界角C 与折射率n 的关系：sin C ＝1n.想一想 当光从水中射入玻璃的交界面时，只要入射角足够大就会发生全反射，这种说法正确吗？为什么？答案 不正确．要发生全反射必须光从光密介质射入光疏介质．而水相对玻璃是光疏介质，所以不管入射角多大都不可能发生全反射．三、全反射的应用——光导纤维1．光纤的工作原理：由于有机玻璃的折射率大于空气的折射率，当光从有机玻璃棒的一端射入时，可以沿着有机玻璃棒的表面发生多次全反射，从另一端射出．2．光导纤维的构造：由两种折射率不同的玻璃制成，分内、外两层，内层玻璃的折射率比外层玻璃的折射率大．当光从一端进入光纤时，将会在两层玻璃的界面上发生全反射．3．光纤通讯的优点是容量大，衰减小，抗干扰能力强、传播速率高.一、对全反射的理解1．对光疏介质和光密介质的理解(1)光疏介质和光密介质是相对而言的，并没有绝对的意义． (2)光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中传播速度小．(3)光若从光密介质进入光疏介质时，折射角大于入射角；反之，光由光疏介质进入光密介质时，折射角小于入射角．(4)光疏和光密是从介质的光学特性来说的，并不是它的密度大小． 2．全反射(1)临界角：折射角为90°时的入射角称为全反射的临界角，用C 表示，sin C ＝1n .(2)全反射的条件：①光由光密介质射向光疏介质；②入射角大于或等于临界角． (3)全反射遵循的规律：发生全反射时，光全部返回原介质，入射光与反射光遵循光的反射定律，由于不存在折射光线，光的折射定律不再适用．例1 关于全反射，下列叙述中正确的是( ) A ．发生全反射时仍有折射光线，只是折射光线非常弱 B ．光从光密介质射向光疏介质时，一定会发生全反射现象C ．光从光密介质射向光疏介质时，可能不发生全反射现象D ．光从光疏介质射向光密介质时，可能发生全反射现象解析 发生全反射时折射光线的能量为零，折射光线消失，所以选项A 错误；发生全反射的条件是光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于或等于临界角，二者缺一不可，所以选项B 、D 错误，选项C 正确．答案 C针对训练 已知水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分别为1.33、1.55、1.60和1.63，如果光按下面几种方式传播，可能发生全反射的是( )A ．从水晶射入玻璃B ．从水射入二硫化碳C ．从玻璃射入水中D ．从水射入水晶解析 根据发生全反射的条件，必须满足从光密介质射向光疏介质，故选项C 正确． 答案 C 二、光导纤维1．原理：内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯和外套的界面上发生全反射． 2．优点：容量大、衰减小、抗干扰能力强、传播速率高等． 3．应用：光纤通信；医学上的内窥镜．例2 光导纤维的结构如图1所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播，以下关于光导纤维的说法正确的是( )图1A ．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射B ．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射C ．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面发生折射D ．内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用解析 光导纤维的内芯折射率大于外套的折射率，光在由内芯射向外套时，在其界面处发生全反射，从而使光在内芯中传播，A 对．答案 A三、全反射的定量计算应用全反射解决实际问题的基本方法：(1)确定光是由光疏介质进入光密介质还是从光密介质进入光疏介质．(2)若光由光密介质进入光疏介质时，根据sin C ＝1n确定临界角，看是否发生全反射．(3)根据题设条件，画出入射角等于临界角的“临界光路”．(4)运用几何关系(如三角函数、反射定律等)进行判断推理、运算及变换．例3 如图2所示为一圆柱中空玻璃管，管内径为R 1，外径为R 2，R 2＝2R 1.一束光线在圆柱横截面内射向玻璃管，为保证在内壁处光不会进入中空部分，问入射角i 应满足什么条件？图2解析 光路图如图，设第一次折射的折射角为r ，全反射临界角为C ，折射率为n ，由折射定律有n ＝sin i sin r ，sin C ＝1n ；在图的三角形中，由数学知识可得：sin (180°－C )R 2＝sin r R 1.综上解得：i ＝30°，所以为保证在内壁处光不会进入中空部分，入射角i 应满足i ≥30°.答案 i ≥30°对全反射的理解1．(多选)光在某种介质中的传播速度是1.5×108 m/s ，光从该介质射向空气时( ) A ．介质的临界角是30°B ．大于或等于30°的所有角都是临界角C ．入射角大于或等于30°时都能发生全反射D ．临界角可能是60°解析 由n ＝c v ＝3×1081.5×108＝2，sin C ＝1n 知临界角C ＝30°，所以A 、C 正确． 答案 AC全反射的应用及定量计算2.空气中两条光线a 和b 从虚线方框左侧入射，分别从虚线方框下方和上方射出，其框外光线如图3所示．虚线方框内有两个折射率n ＝1.5的玻璃全反射棱镜，下图给出了两棱镜四种放置方式的示意图．其中能产生图3 效果的是( )图3解析四个选项产生光路效果如图：由图可知B项正确．答案 B3．如图4所示，在桌面上有一倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面接触，圆锥的轴(图中虚线)与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形．有一半径为r的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的底面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合．已知玻璃的折射率为1.5，则光束在桌面上形成的光斑半径为()图4A．r B．1.5rC．2r D．2.5r解析画出一条光线传播的光路图，如图所示．根据几何关系可知，故选项C正确．答案 C4．一厚度为h的大平板玻璃水平放置，其下表面贴有一半径为r的圆形发光面．在玻璃板上表面放置一半径为R的圆纸片，圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上．已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射)，求平板玻璃的折射率．解析 如图所示，考虑从圆形发光面边缘的A 点发出的一条光线，假设它斜射到玻璃上表面的A ′点折射，根据折射定律有n ＝sin rsin i式中，n 是玻璃的折射率，i 是入射角，r 是折射角．现假设A ′恰好在纸片边缘．由题意，在A ′点刚好发生全反射，故r ＝π2设AA ′线段在玻璃上表面的投影长为L ，由几何关系有 sin i ＝LL 2＋h 2由题意，纸片的半径应为R ＝L ＋r 联立以上各式得n ＝ 1＋⎝⎛⎭⎫h R －r 2答案1＋⎝⎛⎭⎫h R －r 2题组一 光疏介质和光密介质 1．(多选)下列说法正确的是( )A ．因为水的密度大于酒精的密度，所以水是光密介质B ．因为水的折射率小于酒精的折射率，所以水对酒精来说是光疏介质C ．同一束光，在光密介质中的传播速度较大D ．同一束光，在光密介质中的传播速度较小解析 因为水的折射率为1.33，酒精的折射率为1.36，所以水对酒精来说是光疏介质；由v ＝cn可知，光在光密介质中的速度较小．答案 BD2．(多选)一束光从介质1进入介质2，如图1所示，下列对于1、2两种介质的光学属性判断正确的是( )图1A．介质1是光疏介质B．介质1的折射率大C．光在介质1中传播速度大D．光在介质2中传播速度大解析光线从介质1射入介质2，从光路图可以看出入射角为：i＝90°－60°＝30°，折射角为：r＝90°－15°＝75°，入射角小于折射角，说明介质1是光密介质，折射率大，选项B正确，A错误；由n＝cv可知光在介质2中的传播速度大，选项C错误，D正确．答案BD3．(多选)当光从光密介质射向光疏介质时()A．反射光线的强度随入射角的增大而减小B．折射光线的强度随入射角的增大而减小C．当入射角等于临界角时，折射光线的强度等于零D．当入射角等于零时，反射光线的强度等于零解析反射光的能量随入射角增大而增大，折射光的能量随入射角的增大而减小，当入射角等于临界角时，从光密介质射向光疏介质中的光线恰好发生全反射，故折射光线的强度等于零．答案BC题组二全反射现象及应用4．关于光纤的说法，正确的是()A．光纤是由高级金属制成的，所以它比普通电线容量大B．光纤是非常细的特制玻璃丝，但导电性能特别好，所以它比普通电线衰减小C．光纤是非常细的特制玻璃丝，由内芯和外套两层组成，光纤是利用全反射原理来实现光的传导的D．在实际应用中，光纤必须呈笔直状态，因为弯曲的光纤是不能传导光的解析光导纤维的作用是传导光，它是直径为几微米到一百微米之间的特制玻璃丝，且由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的大．载有声音、图像及各种数字信号的激光传播时，在内芯和外套的界面上发生全反射，光纤具有容量大、衰减小、抗干扰能力强、传播速率高等特点．在实际应用中，光纤是可以弯曲的．所以，正确选项是C．答案 C5．(多选)以下哪些现象是由于光的全反射形成的()A．在岸上能看见水中的鱼B．夜晚，湖面上映出了岸上的彩灯C．夏天，海面上出现的海市蜃楼D．用光导纤维传输光信号答案CD6．下列选项为光线由空气进入全反射玻璃棱镜再由棱镜射入空气的光路图．可以发生的是()解析光垂直等腰直角三角形的某直角边射入玻璃棱镜时，在斜边发生全反射，故A 正确．答案 A7．光从介质1通过两种介质的交界面进入介质2的光路如图2所示．下列论述：①光在介质1中的传播速度较大；②光在介质2中的传播速度较大；③光从介质1射向两种介质的交界面时，可能发生全反射现象；④光从介质2射向两种介质的交界面时，可能发生全反射现象．其中正确的是()图2A．只有①③正确B．只有①④正确C．只有②③正确D．只有②④正确解析由图可知，介质1的折射率小于介质2的折射率．由n＝cv可知，折射率越大，光在其中的传播速度越小，①正确，②错误；由全反射的条件可知，③错误，④正确．答案 B8．如图所示，将一个半圆形玻璃砖置于空气中，当一束单色光入射到玻璃砖的圆心O时，下列情况不可能．．．发生的是()解析 当光由空气射向玻璃的界面时，折射角小于入射角，选项A 错误，B 正确；当光由玻璃射向空气的界面时，折射角大于入射角；若入射角大于等于临界角，则发生全反射，只有反射光线，没有折射光线，选项C 、D 都有可能．答案 A9．一束单色光从真空斜射向某种介质的表面，光路如图3所示．下列说法中正确的是( )图3A ．此介质的折射率等于1.5B ．此介质的折射率等于 2C ．入射角小于45°时可能发生全反射现象D ．入射角小于30°时可能发生全反射现象解析 由折射定律n ＝sin i sin r ，得介质的折射率n ＝sin 45°sin 30°＝2，选项A 错误，B 正确；因为光从空气射向介质，无论入射角满足什么条件都不能发生全反射现象，选项C 、D 错误．答案 B10.(多选)如图4所示，ABCD 是两面平行的透明玻璃砖，AB 面和CD 面是玻璃和空气的界面，分别设为界面Ⅰ和界面Ⅱ.光线从界面Ⅰ射入玻璃砖，再从界面Ⅱ射出，回到空气中，如果改变光到达界面Ⅰ时的入射角，则( )图4A ．只要入射角足够大，光线在界面Ⅰ上可能发生全反射现象B ．只要入射角足够大，光线在界面Ⅱ上可能发生全反射现象。

实验测定玻璃的折射率教案学科：高中物理教师：单位：实验：测定玻璃的折射率教学目标1、通过分析回到实验前的七个问题，理解测定玻璃的折射率的原理，并培养学生的实验设计能力2、通过学会测定玻璃砖在折射率，培养学生的动手实验能力。

重点难点重点：测定玻璃折射率的原理与方法 难点：如何准确的确定折射光线的传播方向 设计思想学生在上一节课已经学习了光的折射定律，本节课通过让学生亲自动手设计实验来测定玻璃的折射率，可以深化学生对折射定律的理解和认识，同时也进一步培养了学生的创新思维，提高了学生分析问题、解决问题的能力。

教学资源 多媒体课件；实验器材：一块两面平行的玻璃砖，白纸，木板，大头针（4枚），量角器（或圆规、三角板），刻度尺 教学设计 【课堂引入】问题：如何通过实验来测定介质的折射率？今天这节课我们一起来测定玻璃的折射率。

【课堂学习】学习活动一：试验操作前的思考问题1：所学的知识中，能够用于计算折射率的知识有哪些？它们分别是定义式 决定式 全反射临界角计算式问题2：实验室内若要测定玻璃砖的折射率，应该选用哪个表达式？为什么？ 应该选定义式。

因为光速太大，在实验室内不便于测量。

光线在经过长方形在玻璃砖时，不会发生全反射现象。

问题3：如何能够在自然光的条件下获得“一条”入射光线和折射光线？ 并且确定它的方向？利用光的直线传播原理，如果几个物体在同一条光线上，逆着光的传播方向看去后一个物体会挡住前一个物体发出的光线，例如平时做广播操时，把队伍排成一条直线。

如下图，利用平行玻璃砖对光路的侧移，用插针法找出入射光线AO 对应的出射光线O ′B,从而确定出射点Ｏ′那么ＯＯ′就是折射光线。

问题4：本试验的实验原理是什么？如图所示，要确定通过玻璃的折射光线，是通过插针法找出跟入射光线OA 对应的出射光线O′B ，就能求出折射光线OO′和折射角r.再根据折射定律就可计算出玻璃的折射率r i n sin sin =v c n =cn sin 1=n=sini sinr问题5：需要用到哪些实验器材？长方体型玻璃砖；白纸；木板；大头钉；图钉；三角板；量角器；铅笔问题6：如何安排实验步骤？------先让学生在小组内自己讨论，拟定实验步骤。

测定玻璃的折射率用双缝干涉测量光的波长1．从两只相同的手电筒射出的光，当它们在某一区域叠加后，看不到干涉图样，这是因为()A．手电筒射出的光是单色光B．干涉图样太细小看不清楚C．周围环境的光太强D．这两束光为非相干光2．在杨氏双缝干涉实验中，如果()A．用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹B．用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹C．若仅将入射光由红光改为蓝光，则条纹间距一定变大D．用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹3．用红光做光的双缝干涉实验，如果将其中一缝改用蓝光，下列说法正确的是()A．在光屏上出现红蓝相间的干涉条纹B．只有相干光源发出的光才能在叠加时产生干涉现象，此时不产生干涉现象C．频率不同的两列光也能发生干涉现象，此时出现彩色条纹D．尽管亮暗条纹都是光波相互叠加的结果，但此时红光与蓝光只叠加不产生干涉现象4．一束白光通过双缝后在屏上观察到干涉条纹，除中央白色条纹外，两侧还有彩色条纹，其原因是() A．各色光的波长不同，因而各色光分别产生的干涉条纹间距不同B．各色光的速度不同，造成条纹的间距不同C．各色光的强度不同，造成条纹的间距不同D．各色光通过双缝到达一确定点的距离不同5．如图所示，在双缝干涉实验中，若单缝S从双缝S1、S2的中央对称轴位置处稍微向上移动，则() A．不再产生干涉条纹B．仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹P的位置不变C．仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹P的位置略向上移D．仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹P的位置略向下移6．关于光的干涉及双缝干涉实验的认识，下列说法正确的是()A．只有频率相同的两列光波才能产生干涉B．频率不同的两列光波也能产生干涉现象C．单色光从两个狭缝到达屏上某点的路程差是光波长的奇数倍时出现暗条纹D．单色光从两个狭缝到达屏上某点的路程差是光波长的整数倍时出现亮条纹E．用同一单色光做双缝干涉实验，能观察到明暗相间的不等间距的单色条纹7．如图所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹，要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以()A．增大S1与S2的间距B．减小双缝屏到光屏的距离C．将绿光换为红光D．将绿光换为紫光8．如图所示为双缝干涉实验中产生的条纹图样：图甲为用绿光进行实验的图样，a为中央亮条纹；图乙为换用另一种单色光进行实验的图样，a′为中央亮条纹．则以下说法正确的是(λ绿>λ红)()A．图乙可能是用红光进行实验产生的条纹，表明红光波长较长B．图乙可能是用紫光进行实验产生的条纹，表明紫光波长较长C．图乙可能是用紫光进行实验产生的条纹，表明紫光波长较短D．图乙可能是用红光进行实验产生的条纹，表明红光波长较短9.用波长为λ的单色光照射单缝O，经过双缝M、N在屏上产生明暗相间的干涉条纹，如图所示，图中a、b、c、d、e为相邻亮条纹的位置，c为中央亮条纹，则()A．O到达a、b的路程差为零B．M、N到达b的路程差为λC．O到达a、c的路程差为4λD．M、N到达e的路程差为2λ11．某同学在做双缝干涉实验时，按装置图安装好实验装置，在光屏上却观察不到干涉图样，这可能是由于()A．光束的中央轴线与遮光筒的轴线不一致，相差较大B．没有安装滤光片C．单缝与双缝不平行D．光源发出的光束太强12．某同学按双缝干涉实验装置安装好仪器后，观察光的干涉现象，获得成功．若他在此基础上对仪器的安装做如下改动，仍能使实验成功的是()A．将遮光筒内的光屏向靠近双缝的方向移动少许，其他不动B．将滤光片移至单缝和双缝之间，其他不动C．将单缝向双缝移动少许，其他不动D．将单缝与双缝的位置互换，其他不动14.在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，装置如图所示．双缝间的距离d＝3 mm.(1)若测量红光的波长，应选用________色的滤光片．实验时需要测定的物理量有________和________．(2)若测得双缝与屏之间的距离为0.70 m，通过测量头(与螺旋测微器原理相似，手轮转动一周，分划板前进或后退0.500 mm)观察第1条亮条纹的位置如图甲所示，观察第5条亮条纹的位置如图乙所示．则可求出红光的波长λ＝________m.15．用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间距离d＝0.20mm，双缝到毛玻璃屏间的距离为l＝75.0 cm，如图甲所示，实验时先转动如图乙所示的测量头上的手轮，使与游标卡尺相连的分划线对准如图丙所示的第1条亮条纹，此时卡尺的主尺和游标尺的位置如图戊所示，则游标卡尺的读数x1＝________ mm，然后再转动手轮，使与游标卡尺相连的分划线向右边移动，直到对准第5条亮条纹，如图丁所示，此时卡尺的主尺和游标尺的位置如图己所示，则游标卡尺的读数x2＝________ mm，由以上已知数据和测量数据，可得该单色光的波长是________ mm.(保留2位有效数字)16．在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙两位同学在纸上画出的界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系分别如图①、②所示，其中甲同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖．他们的其他操作均正确，且均以aa′、bb′为界面画光路图，则：甲同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．乙同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．17．在用插针法测定玻璃折射率的实验中，某同学由于没有量角器，他在完成了光路图后，以O点为圆心，10 cm为半径画圆，分别交线段OA于A点，交线段OO′的延长线于C点，过A点作法线NN′的垂线AB交NN′于B点，过C点作法线NN′的垂线CD交NN′于D点，如图所示．用刻度尺量得OB＝8 cm，CD＝4 cm，由此可得出玻璃砖的折射率n＝________.1．D 2.B 3.BD 4.A 5.D 6.AD 7.C 8.A9.BD11. AC 12.ABC14.解析 (1)要测量红光的波长，应用红色滤光片．由Δx ＝l dλ可知要想测λ必须测定双缝到屏的距离l 和条纹间距Δx .(2)由测量头的数据可知a 1＝0，a 2＝0.640 mm ，所以Δx ＝a 2－a 1n －1＝0.6404 mm ＝1.60×10－4 m ， λ＝d Δx l ＝3×10－3×1.60×10－40.70m ≈6.86×10－7 m.15.答案 0.3 9.5 6.1×10－4解析 由游标卡尺读数规则读出x 1＝0.3 mm ，x 2＝9.5 mmΔx ＝x 2－x 1n －1＝9.24 mm ＝2.3 mm λ＝Δx ·d l＝2.3×0.20750 mm ≈6.1×10－4 mm.16.答案 偏小 不变解析 用题图①测定折射率时，玻璃砖中折射光线偏折变大了，所以折射角增大，所测折射率减小；用图②测定折射率时，只要操作正确，折射率的测定值与玻璃砖的形状无关．17.答案 1.5解析 由题图可知sin ∠AOB ＝AB OA ，sin ∠DOC ＝CD OC ，OA ＝OC ＝R ，根据n ＝sin θ1sin θ2知，n ＝sin ∠AOB sin ∠DOC ＝AB CD ＝102－824＝1.5.。

实验2 测定玻璃的折射率、用双缝干涉测光的波长1．(多选)利用如图所示装置研究双缝干涉现象时，下列说法中正确的是( )A ．将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄B ．将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽C ．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽D ．换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄【答案】ABD【解析】由条纹间距公式Δx ＝l dλ，d 指双缝间距离，l 指双缝到屏的距离，可知A 项中l 减小，Δx 变小；B 项中λ变大，Δx 变大；D 项中d 变大，Δx 变小．故选项A 、B 、D 正确．2．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 1，P 2并保持位置不变．每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，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 1，P 2，在圆弧EC 部分插上P 3，使P 3挡住P 1，P 2的像．同学们通过计算，预先在圆弧EC 部分刻好了折射率的值，这样只要根据P 3所插的位置，就可以直接读出液体折射率的值．(1)若∠AOF ＝30°，OP 3与OC 之间的夹角为30°，则P 3处所对应的折射率的值为________．(2)图中P 3，P 4两处，对应折射率大的是________．(3)做AO 的延长线交圆周于K ，K 处对应的折射率为________．【答案】(1)1.73 (2)P 4 (3)1【解析】(1)根据折射定律n ＝sin θ1sin θ2，题中θ1＝60°，θ2＝∠AOF ＝30°，所以n ＝sin 60°sin 30°＝3≈1.73.(2)在折射角相同的情况下，图中P 4对应的入射角大于P 3所对应的入射角，所以P 4对应的折射率大．(3)因A ，O ，K 在一条直线上，入射角等于折射角，所以K 处对应的折射率应为1.3．利用双缝干涉测定光的波长实验中，双缝间距d ＝0.4 mm ，双缝到光屏间的距离l ＝0.5 m ，用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示，分划板在图中A ，B 位置时游标卡尺读数也如图中所给出，则：(1)分划板在图中A ，B 位置时游标卡尺读数分别为x A ＝________mm ，x B ＝________mm ，相邻两条纹间距Δx ＝________mm ；(2)波长的表达式λ＝________(用Δx ，l ，d 表示)，该单色光的波长λ＝________m ；(3)若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将________(填“变大”“不变”或“变小”)．【答案】(1)11.1 15.6 0.75 (2)d l Δx 6.0×10－7 (3)变小【解析】(1)游标卡尺读数时：一要注意精确度；二要注意读数时主尺读数应为游标尺零刻度线所对主尺位置的读数；三要注意单位，无论是主尺读数还是游标尺读数都要以mm 为单位读取．本题中还要注意主尺上的数字的单位是cm ，不是mm.由图可知x A ＝11.1 mm ，x B ＝15.6 mmΔx ＝16×(15.6－11.1) mm ＝0.75 mm. (2)由Δx ＝l dλ得λ＝d l Δx ＝0.4×10－30.5×0.75×10－3 m ＝6.0×10－7 m. (3)从λ＝d lΔx 可知，波长越长的光，干涉条纹间距越大．根据频率、光速与波长的关系可知，频率越大的光，波长越短，所以干涉条纹间距越小．4．在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图甲)，并选用缝间距d ＝0.20 mm 的双缝屏．从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离L ＝700 mm.然后，接通电源使光源正常工作．(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度．某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第一次映入眼帘的干涉条纹如图乙(a)所示，图乙(a)中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图乙(b)中游标尺上的读数x 1＝1.16 mm ；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丙(a)所示，此时图丙(b)中游标尺上的读数x 2＝________mm ；甲乙 丙(2)利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹(或暗纹)间的距离Δx ＝________mm ；这种色光的波长λ＝________nm.【答案】(1)15.02 (2)2.31 6.6×102【解析】(1)主尺读数为15 mm ，游标尺读数为1×0.02 mm＝0.02 mm ，x 2＝(15＋0.02)mm ＝15.02 mm.(2)由于图中数字标记的是暗条纹，首先应根据暗条纹所标数字给明条纹也标明条数，若图乙(a)中的中央刻线所对明条纹记为第1条，则图丙(a)中的中央刻线所对明条纹为n ＝7，则Δx ＝x 2－x 1n －1＝2.31 mm ，则Δx ＝L d λ得光的波长λ＝Δxd L ＝6.6×102 nm. 5．如图所示是用某种透光物质制成的直角三棱镜ABC ；在垂直AC 面的直线MN 上插两枚大头针P 1，P 2，在AB 面的左侧透过棱镜观察大头针P 1，P 2的像，调整视线方向，直到P 1的像____________，再在观察的这一侧先后插入两枚大头针P 3，P 4，使P 3____________，P 4____________，记下P 3，P 4的位置，移去大头针和三棱镜，过P 3，P 4作直线与AB 面相交于D ，量出该直线与AB 面的夹角为45°，则该透光物质的折射率n ＝________，并在图中正确地画出完整的光路图．【答案】被P 2的像挡住 挡住P 1，P 2的像 挡住P 3和P 1，P 2的像2 光路图见解析图【解析】折射率的测定原理是依据折射定律n ＝sin θ1sin θ2，利用插针法将光在介质中的传播路线确定，从而测出相应的入射角θ1和折射角θ2，求解出n 值．而插针便是利用它挡住物体(大头针)的像，用P 3挡住P 1，P 2的像是为了确定入射光线，用P 4挡住P 3和P 1，P 2的像是为了确定出射光线．由题给条件可画出如图所示的完整光路图，且θ1＝45°，θ2＝30°所以n ＝sin θ1sin θ2＝sin 45°sin 30°＝2212＝ 2.。

实验测定玻璃的折射率考情分析考试大纲考纲解读实验十四：测定玻璃的折射率、考点知识梳理（一）实验目的： ___________________________________（二）实验原理本实验是利用 插针法”来确定光路。

具体的讲是，用 插 针法”来确定两个界面的入射光线和出射光线， 如图中P 月和 P 3P 4，由入射光线与界面aa 交于图中0点即入射点，出射 光线与界面bb 交于图中0点即为出射点，连接00即是光在 玻璃砖内的折射线，过0点作出法线，用量角器量出入射角i 和折射角r ，如图 所示，利用 _____________ 求出n（三）实验器材玻璃砖，白纸，木板，大头针，图钉，量角器，三角板，铅笔。

、考点知识解读 剖析:（一）、实验步骤：1. 将白纸用图钉按在绘图板上•2. 在白纸上画出一条直线aa '作为界面（线），过aa '上的一点0画出界面的法线NN 并画一条线段A0作为入射光线.3. 把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟 aa '对齐, 画出玻璃砖的另一边NN '0 AJ图 14-14.在直线AO上竖直插上两枚大头针R、P2，透过玻璃砖观察大头针R、P2的像，调整视线方向，直到P2档住R的像.再在观察的这一侧插两枚大头针 P3、巳，使R档住P、P2的像，P4档住P3及R、P2的像，记下P3、P4的位置.5 .移去大头针和玻璃砖，过B、P4所在处作直线0' B，与bb '交于0直线0 ' B就代表了沿A0方向入射的光线通过玻璃砖后的传播方向•6.连接00 '，入射角AON，折射角0' 0 N '.用量角器量出入射角和折射角，从三角函数表中查出它们的正弦值，把这些数据记录在自己设计的表格中•7.用上述方法分别求出入射角分别为30°、45°、600时的折射角，查出它们的正弦值，填人表格中•8.算出不同入射角时的比值也，最后求出在几次实验中所测也的平均 sin sin值，即为玻璃砖折射率的测量值•（二）、注意事项：1.实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且R和P2之间、P2与0点之间、巳与P4之间、B与0 '之间距离要稍大一些•2.入射角应适当大一些，以减小测量角度的误差.但入射角不宜太大，也不宜太小.3.在操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁光学面.更不能用玻璃砖界面代替直尺画界线.4.在实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变.5.玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5cm以上.若宽度太小，则测量误差较大.（三八 其他数据处理方法 此实验是通过测量入射角和折射角，然后查数学用表，找出入射角和折射角 的正弦值，再代人n 忙 中求玻璃的折射率.除运用此方法之外，还有以下处 sin 理数据的方法： 1.在找到人射光线和折射光线以后，以入射点 0为圆心，以任意长为半径画 圆， 分别与A0 交于C 点，与00 '（或00 '的延长线）交于D 点，过C 、D 两点分别向NN '作垂线，交NN '于C '、 D '，用直尺量出CC '和DD '的长.如图14-3-3所示. + 十 CC' DD' 由于 sin ， sinC0D0 而C0=D0所以折射率msinsi nCC' DD'图 14-2重复以上实验，求得各次折射率计算值，然后求其平均值即为玻璃砖折射率的测 量值. 2.根据折射定律可得 sin n sin 1 因此有 sin sin n 在多次改变入射角、测量相对应的入射角和折射角正弦值基础上, 以sin 值为横坐标，以sin 值为纵坐标建立直角坐标系.如图实14-3所示.描数据点，过数据点连线得一条过原点的直线 1 求解图线斜率，设斜率为k ，则k -. n3 / 111故玻璃砖折射率n -k(四八误差来源及分析1. 确定入射光线和出射光线时存在误差2. 测量入射角和折射角时存在测量误差［例题］用三棱镜测定玻璃折射率的实验中，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插上两枚大头针 P l 和P 2.然后在棱镜 的另一侧观察，调整视线使 P l 的像被P 2挡住，接着在眼睛 所在的一侧插两枚大头针 P 3和P 4,使P 3挡住P 1、P 2的像, P 4挡住P 3和P l 、P 2的像.在纸上标出的大头针位置和三棱镜 轮廓如图所示。

测定玻璃的折射率 导学案编写人：邱佳佳 审核：高二物理组寄语：我们一定不会做说话的巨人，行动的矮子！一、实验目的：测定玻璃的折射率二、实验原理如下图所示，当光线AO 以一定入射角穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO 对应的出射光线的O'B ，从而求出折射光线OO'和折射角r ，再根据n=sini/sinr 算出玻璃的折射率。

三、实验器材一块两面平行的玻璃砖，白纸，木板，大头针（4枚），量角器（或圆规、三角板），刻度尺四、实验步骤⒈ 把白纸铺在木板上。

⒉．在白纸上画一直线aa'作为界面，过aa'上的一点O 画出界面的法线NN'，并画一条线段AO 作为入射光线。

⒊ 把长方形玻璃砖放在白纸上，并使其长边与aa'重合，再用直尺画出玻璃的另一边bb'。

⒋ 在线段AO 上竖直地插上两枚大头针P 1、P 2。

⒌ 从玻璃砖bb'一侧透过玻璃砖观察大头针P 1、P 2的像，调整视线方向直到P 1的像被P 2的像挡住。

再在bb'一侧插上大头针P 3、P 4，使P 3能挡住P 1、P 2的像，P 4能挡住P 1、P 2的像及P 3本身。

a' b'⒍移去玻璃砖，在拔掉P1、P2、P3、P4的同时分别记下它们的位置，过P3、P4作直线O'B交bb'于O'。

连接O、O'，OO'就是玻璃砖内折射光线的方向。

∠AON为入射角，∠O'ON'为折射角。

⒎用量角器量出入射角和折射角的度数。

查出它们的正弦值，并把这些数据填入记录表格里。

⒏用上述方法分别求出入射角是30°、45°、60°时的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，记录在表格里。

⒐算出不同入射角时sini/sinr的值，比较一下，看它们是否接近一个常数。

求出几次实验测得的sini/sinr的平均值，这就是这块玻璃的折射率。

选修3-4 实验知识巩固练习1．(多选)(2019年咸阳模拟)某同学在做测玻璃折射率的实验中，使用的是半圆形玻璃砖，P 1、P 2、P 3、P 4是按顺序插在软木板上的大头针，如图所示．下述实验操作正确的是( )A ．若任意选取P 1、P 2连线的方向和入射点A 的位置，都可以在圆弧外侧适当位置插上第三个大头针同时挡住P 1、P 2的像B ．如果入射点A 恰在玻璃砖圆心处，可不使用大头针P 4C ．可以用P 1、P 2连线作为入射光线，也可以用P 4、P 3连线作为入射光线D ．为减小误差，P 1、P 2间距和P 3、P 4间距应适当大一些【答案】BCD【解析】若入射光线从A 点垂直射入玻璃砖，经过玻璃砖后方向不变，就无法测量折射率．所以不能任意选取P 1、P 2连线的方向和入射点的位置，故A 错误．如果入射点A 恰在玻璃砖圆心处，出射光线就在过BP 3连线上，可以不用第四根大头针P 4，故B 正确．测量时，可以用P 1、P 2连线作为入射光线，也可以用P 4、P 3连线作为入射光线，故C 正确．P 1、P 2间距和P 3、P 4间距较大时，相同的偏转距离引起的角度误差会小些，因此为减小误差，P 1、P 2间距和P 3、P 4间距应适当大一些．故D 正确．2．(多选)(2018年福建名校期中)为检测矿泉水的品质，我们可以利用干涉原理测定矿泉水的折射率，方法是将待测矿泉水填充到特制容器，放置在双缝与荧光屏之间(之前为空气特制容器未画出)，通过对比填充矿泉水后的干涉条纹间距x 2和填充前的干涉条纹间距x 1，就可以计算出该矿泉水的折射率．设空气的折射率为1，则下列说法正确的是( )A ．x 2＜x 1B ．x 2＞x 1C ．该矿泉水的折射率为x 1x 2D ．该矿泉水的折射率为x 2x 1【答案】AC【解析】根据双缝干涉条纹的间距公式Δx ＝L d ·λ与n ＝c v ＝λ0λ可知，光在水中的波长小于光在空气中的波长，所以在水中的干涉条纹间距x 2小于填充前的干涉条纹间距x 1，故A 正确，B 错误．根据双缝干涉条纹的间距公式Δx ＝L d ·λ与n ＝c v ＝λ0λ可知x 1＝L d ·λ0，x 2＝L d ·λ＝L d ·λ0n，所以n ＝x 1x 2.故C 正确，D 错误． 3．(2019年怀柔模拟)双缝干涉实验装置如图所示，双缝间的距离为d ，双缝到屏的距离为l ，用红激光照射双缝，调整实验装置使得屏上可以见到清晰的干涉条纹．关于干涉条纹，下列说法正确的是( )A ．若只将屏向右移动一小段距离，屏上条纹会变得模糊不清B ．若只将屏向右移动一小段距离，屏上相邻两亮纹间的距离变小C ．若只将双缝间的距离减小，屏上相邻两亮纹间的距离变小D ．若只将红色激光变为绿色激光，屏上相邻两亮纹间的距离变小【答案】D【解析】在波的干涉中，干涉条纹的间距Δx ＝Lλd，即条纹间距与波长、缝屏之间的距离成正比，与双缝间的距离d 成反比．若只将屏向右移动一小段距离，则干涉条纹的间距变大，而不会变得模糊不清，故A 、B 错误．若只将双缝间的距离减小，则可得条纹间距变大，故C 错误．若只将红色激光变为绿色激光，则波长变小，所以屏上相邻两亮纹间的距离变小，故D 正确．综合提升练习4．(2019年河北名校二模)某同学用如图甲所示实验装置做“用双缝干涉测光的波长”的实验，相邻两条亮纹间的距离用带有螺旋测微器的测量头测量．测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，则此时手轮上的示数为0.070 mm ，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，如图乙所示，此时手轮上的示数为______mm.已知双缝间距离为d ＝0.400 mm ，测得双缝到毛玻璃屏的距离为L ＝0.600 m ，求得相邻亮纹间距离为Δx .写出计算被测量波长的表达式λ＝______，并算出其波长λ＝______nm.【答案】4.945 Δx ·d L660 【解析】螺旋测微器的固定刻度读数为4.5 mm ，可动刻度读数为0.01×44.5 mm ＝0.445mm ，所以最终读数为4.945 mm.根据双缝干涉条纹的间距公式Δx ＝L d λ得λ＝d LΔx .代入数据得λ＝6.6×102 nm.5．(2019年浙江模拟)(1)细丝和单缝有相似的衍射图样．在相同条件下，小明用激光束分别垂直照射两种不同直径的细丝Ⅰ和细丝Ⅱ，在光屏上形成的衍射图样如图甲中a 和b 所示．已知细丝Ⅰ的直径为0.605 mm.现用螺旋测微器测量细丝Ⅱ的直径，结果如图乙所示．细丝Ⅱ的直径为______ mm.图甲中的______(填“a”或“b”)是细丝Ⅱ的衍射图样．(2)小明在做“用双缝干涉测量光的波长”实验时，尝试用单缝和平面镜做类似实验．单缝和平面镜的放置如图丙所示，白炽灯发出的光经过滤光片成为波长为λ的单色光照射单缝，能在光屏上观察到明暗相间的干涉条纹．小明测得单缝与镜面延长线的距离为h ，与光屏的距离为D ，则条纹间距Δx ＝______.随后小明撤去平面镜，在单缝下方A 处放置同样的另一单缝，形成双缝结构，则在光屏上______(填“能”或“不能”)观察到干涉条纹．【答案】(1)0.999 a (2)D 2h λ 不能 【解析】(1)螺旋测微器的读数为d ＝0.5 mm ＋49.9×0.01 mm ＝0.999 mm ；当细丝的直径越大时，衍射现象越不明显，由读数可知，细丝Ⅱ的直径大，由题目中图甲可知，a 图的衍射条纹间距较窄，因此图a 是细丝Ⅱ的衍射图样．(2)由实验图可知，平面镜对单缝成像，相当于双缝，间距为2h ，因此条纹间距为Δx ＝L d λ＝D 2hλ 随后小明撤去平面镜，在单缝下方A 处放置同样的另一单缝，形成双缝结构，不能观察到干涉条纹，原因是即使将白炽灯光过滤得到单色光(频率相同)，但这些单色光的相位差依然不恒定，相干性小，无法成为相干光源，通常在双缝前可加一个单缝解决．。

高中物理选修3-4知识点总结：第十三章光（人教版）这一章内容比较多，重要的是光的几种特性，包括：折射、干涉、衍射、偏振和光的全反射。

本章的难点在于光的折射中有关折射率的问题，用双缝干涉测量光波的波长，以及光的全反射的有关计算问题。

理解性的内容主要有：光的色散，光的偏振等知识点。

考试的要求：Ⅰ、对所学知识要知道其含义，并能在有关的问题中识别并直接运用，相当于课程标准中的“了解”和“认识”。

Ⅱ、能够理解所学知识的确切含义以及和其他知识的联系，能够解释，在实际问题的分析、综合、推理、和判断等过程中加以运用，相当于课程标准的“理解”，“应用”。

要求Ⅰ：折射率、全反射、光导纤维、光的干涉、光的衍射、光的偏振以及色散等内容。

要求Ⅱ：光的折射定律、折射定律的运用、折射率的有关计算等有关的知识内容。

知识网络：内容详解：一、光的折射：反射定律：反射光线和入射光线以及法线在同一平面内，反射光线和入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角。

折射定律：折射光线和入射光线以及法线在同一平面内，折射光线和入射光线分居法线两侧，入射角的正弦与折射角的正弦成正比。

在光的折射中光路是可逆的。

折射率：光从真空射入某介质时，入射角的正弦和折射角的正弦之比，称为折射率,用字母n表示。

测定玻璃的折射率：如图所示为两面平行的玻璃砖对光路的侧移，用插针法找出与入射光线AO对应的出射光线O′B,确定出O′点，画出O′O，量出入射角和折射角的度数。

根据公式：n=sinθ sinφ计算出玻璃的折射率。

对折射率的理解：介质折射率的大小取决于介质本身及入射光的频率，不同介质的折射率不同，与入射角、折射角的大小无关。

当光从真空射入介质中时，入射角、折射角以及它们的正弦值是可以改变的，但是正弦值之比是一个常数。

不同的介质，入射角的正弦跟折射角的正弦之比也是一个常数，但不同的介质具有不同的常数，说明常数反映着介质的光学特性。

介质的折射率跟光的传播速度有关，由于光在真空中的传播速度大于光在其他任何介质中的传播速度，所以任何介质的折射率都大于光从真空射入任何介质。