插针法测折射率原理

2025高考物理步步高同步练习选修1第四章 光实验：测量玻璃的折射率[学习目标] 1.知道测量玻璃折射率的原理、方法和步骤(重点)。

2.会确定入射光线、折射光线、入射角及折射角(重点)。

3.学会用不同方法测量和计算玻璃的折射率(重难点)。

一、实验思路1．实验原理用“插针法”确定光路，找出入射光线及相应的出射光线，画出玻璃砖中对应的折射光线，用量角器分别测出入射角θ1和折射角θ2，根据折射定律n ＝sin θ1sin θ2便可求出玻璃的折射率。

2．物理量的测量入射角θ1：入射光线与法线的夹角。

折射角θ2：折射光线与法线的夹角。

二、实验器材玻璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器、直尺、铅笔。

三、进行实验1．把白纸用图钉钉在木板上。

2.用直尺画一条平行于玻璃砖一个面的直线aa ′作为界面，过aa ′上一点O 作垂直于aa ′的直线NN ′作为法线，过O 点画一条入射光线AO ，使入射角θ1适当大些，如图所示。

3．在AO 线上竖直地插两枚大头针P 1、P 2，在白纸上放上被测玻璃砖，使玻璃砖的一个面与aa ′重合。

4．沿玻璃砖的另一侧面用直尺画一条直线bb ′。

5．在玻璃砖bb ′一侧白纸上竖直地立一枚大头针P 3，调整视线，同时移动大头针P 3的位置，当P 3恰好能同时挡住玻璃砖aa ′一侧所插的大头针P 1、P 2的像时，把大头针P 3插好。

6．在玻璃砖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，同时也能挡住P 1、P 2的像。

7．记下P 3、P 4的位置，移去玻璃砖，拔去大头针，过P 3、P 4连一条直线BO ′交bb ′于O ′点，连接OO ′，OO ′就是入射光线AO 在玻璃砖内的折射光线，折射角为θ2。

8．用量角器量出入射角θ1和折射角θ2的大小。

9．改变入射角θ1，重复上面的步骤再做三、四次，量出相应的入射角和折射角。

四、数据分析1．计算法：通过多次测量入射角和折射角，得出多组入射角和折射角的正弦值，再代入n ＝sin θ1sin θ2中求出多个n 的值，然后取其平均值，即为玻璃砖的折射率。

用用插插针针法法测测定定玻玻璃璃折折射射率率【实验目的】1．掌握光发生折射时入射角和折射角的确定方法。

2．学会用插针法测定玻璃折射率。

【实验原理】当光线AO 以一定的入射角穿过两面平行的玻璃砖时，其光路图如图所示，只要画出入射光线AO 、出射光线O 、B 及界面aa 、、 bb 、，就能画出折射光线OO 、，量出入射角i 、折射角γ，代入21sin sin θθ=n 能算出n 。

【【实验器材】】长方形玻璃砖一块 白纸一张，大头针四枚，铅笔一支，直尺一把，量角器一个，图钉四颗【实验步骤】1、在平板上铺白纸并用图钉固定，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 、。

并画出一条线段AO 作为入射光线。

2、把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的一边跟aa 、重合，再画出玻璃砖的另一bb 、。

3、在线段AO 上竖直地插上两枚大头针P1、P2，并使它们距离远一些。

P2距离玻璃砖近一些。

4、透过玻璃砖观察大头针P1 、P2的像，调整视线的方向直到P1的像被P2的像挡住为止，再在观察这一侧插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1 、P2的像，P4挡住P1、P2的像及P3本身。

同时使P3距离玻璃砖近些，P4距离P3远些。

5、移去玻璃砖，在拔掉P1、P2、P3、P4的同时分别记住它们的位置，过P3P4作直线O 、B 交bb 、于O 、。

连接OO 、，OO 就是折射光线的方向，∠AON 为入射角，∠O 、ON 、为折射角。

6、用量角器量出入射角和折射角的度数，查出它们的正弦值，并把这些数据记录在表格里。

7、用上述方法分别求出入射角为15o 30o45o 60o 75o 时的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，记入表格里。

8、算出不同的入射角时的12θθ及12sin sin θθ值，求出几次实验中12sin sin θθ的平均值就是玻璃砖的折射率。

【 注意事项】1、插针P1与P2，P3 与P4的间距要适当的大些，不要靠得太近，选择玻璃砖时，宽度宜大些，这样可以减少确定光路方向时出现的误差。

插针法测定玻璃砖的折射率实验插针法测定玻璃砖的折射率实验【实验原理】光线射向底面平行的玻璃砖后将在玻璃砖内发生偏转，而出射光线与入射光线平行。

由插针法可以确定入射光线与出射光线的路径，而由光线在玻璃砖底面上的入射点和出射点可以确定光线在玻璃砖内的传播路径，从而能测出光线射向玻璃砖的入射角i和在玻璃砖内的折射角i′，由n=sini/sini′即能求出玻璃的折射率。

【目的和要求】应用折射定律测定玻璃的折射率，加深对折射定律的理解。

【仪器和器材】玻璃砖(J2506型)，钢直尺，大头针，量角器或圆规，图板，图钉或透明胶带，白纸或坐标纸。

【实验方法】1.插针将一张八开的白纸或坐标统，平铺在绘图板上，用图钉或透明胶带固定，玻璃砖平放在纸中央。

取一枚大头针，紧贴玻璃砖上底面AE的中点附近，垂直插牢在图板上。

插针点为O点，取第二枚大头针，垂直插在O点左上方的O1点。

实验者的眼睛在玻璃砖下底面CD的下方，沿水平方向透过玻璃砖观察插在O、O1点处的大头针，移动观察位置，使两sini′=P′B′/Rn=sini/sini′=PB/P′B′用钢直尺测出PB及P′B′，代入上式即可计算出折射率。

根据图5.1-2，用上述两种方法测得的结果列在表中。

表 1ii′nPBP′B′n45°28°1．5180．7毫米53．8毫米1．50【思考题】1.为了提高实验的精度，减小误差，在图5.1-2中下面的哪种办法是可取的?(1)增大插针O、O1之间的距离。

(2)减小插针O、O1之间的距离。

(3)适当增大入射角i。

(4)减小入射角i。

2.有同学认为实验时如所用玻、璃砖太厚，当入射角太大时，将会在玻璃砖第二个表面产生全反射，使实验无法进行。

玻璃折射率的测定一、实验任务：测定玻璃折射率二、要求：实验前认真查阅资料，要求设计6种以上测量方法，画出相应的原理图，写出实验设计方案。

三、实验方案㈠作图法测玻璃的折射率“插针法”测玻璃的折射率是中等物理教学中传统的实验方法，由于大头针有一定粗细，在不太长的距离内其粗细无法忽略，加之插针时由于木板或桌面较硬，难以保证针与纸面垂直，常常产生针位偏移，这将直接影响观测的准确性，导致实验结果误差较大。

受教学参考读物的启示，现提出作图法供参考。

实验器材玻璃砖、三角板、圆规、铅笔、白纸。

实验步骤1．在白纸上画直线作入射界面，如图1所示，过上的一点作界面的法线，并画有向线段作入射线，则为入射角；2．将玻璃砖放在纸上，使其一边与界面重合，再在玻璃砖另一侧放一三角板，使三角板的一个角紧靠玻璃砖的另一界面，透过三角板的边观察入射线，并调整三角板位置使边与线起来成一条直线，如图1所示，用铅笔尖记下角的顶点位置，移走玻璃砖作有向线段，即为在玻璃砖中的折射线，折射角，如图2所示：3．以为圆心，单位长为半径，用圆规作单位圆交的延长线于，用三角板过作的垂线交于，如图3所示，则长度就是玻璃的折射率的数值。

实验结果分析∵，又，∴。

作图法所用材料学生可自备，学校仅提供玻璃砖即可，对基层学校可在教室中完成实验，又可免去查表与计算。

㈡插针法实验原理：光线射向底面平行的玻璃砖后将在玻璃砖内发生偏转，而出射光线与入射光线平行。

由插针法可以确定入射光线与出射光线的路径，而由光线在玻璃砖底面上的入射点和出射点可以确定光线在玻璃砖内的传播路径，从而能测出光线射向玻璃砖的入射角i和在玻璃砖内的折射角i′，由n＝sini／sini′即能求出玻璃的折射率。

实验仪器：玻璃砖（J2506型），钢直尺，大头针，量角器或圆规，图板，图钉或透明胶带，白纸或坐标纸。

实验步骤：1．插针将一张八开的白纸或坐标统，平铺在绘图板上，用图钉或透明胶带固定，玻璃砖平放在纸中央。

四、高考物理实验方法：插针法测玻璃折射率【目的和要求】应用折射定律测定玻璃的折射率，加深对折射定律的理解。

【仪器和器材】玻璃砖（J2506型），钢直尺，大头针，量角器或圆规，图板，图钉或透明胶带，白纸或坐标纸。

【实验方法】1．插针将一张八开的白纸或坐标统，平铺在绘图板上，用图钉或透明胶带固定，玻璃砖平放在纸中央。

取一枚大头针，紧贴玻璃砖上底面AE的中点附近，垂直插牢在图板上。

插针点为O点，取第二枚大头针，垂直插在O点左上方的O1点。

实验者的眼睛在玻璃砖下底面< /SPAN>CD的下方，沿水平方向透过玻璃砖观察插在O、O1点处的大头针，移动观察位置，使两枚大头针位于一直线上。

然后在玻璃砖下底面CD的下方，沿着O1O的方向再在点O2、O3处插两枚大头针，观察者应看到插在O1、O、O2、O3的四枚大头针在一直线上。

拔下大头针，标好插针点O1、O、O2、O3。

笔尖贴紧玻璃砖画下它的轮廓线AECD，如图5．1－1所示。

2．作图取走玻璃砖，连直线O1O、O2O3，延长O3O2交DC边干O′，连OO′。

过点O作AE的垂线NN′，则O1O为入射光线，OO′为折射光线，ON为法线，∠O1ON为入射角i，∠O′ON′为折射角i′，如图5．1－2所示。

3．测量计算 根据图5．1－2，有两种计算折射率的方法。

（1）用量角器在图5．1－2上量出入射角i 及折射角i′，代入折射定律公式 n ＝sini ／sini′ 计算出折射率n 。

（2）如图5．1－2所示，延长OO′，以O 为圆心，R （大于100毫米）为半径作圆，分别与入射光线O1O 交于P ，与折射光线OO′的延长线交于P′。

过PP′作NN′的垂线，垂足分别为BB′，刚sini ＝PB ／R sin i′＝P′B′／R n ＝sini ／sini′＝PB ／P′B′ 用钢直尺测出PB 及P′B′，代入上式即可计算出折射率。

根据图5．1－2，用上述两种方法测得的结果列在表中。

测定玻璃的折射率实验方案一，读数显微镜法测定玻璃折射率测量原理：测量原理如图2所示：当从观察点观察透明玻璃下面的物P时，实际观察到的是物P的像P1，设t。

为物P经玻璃折射出射线与玻璃法线的夹角，t1为物P光在玻璃中到达观察点与玻璃法线的夹角，D为玻璃的厚度，a为垂直于玻璃且通过物P的直线到观察点的距离，n为玻璃的折射率，n。

为空气折时率，根据折射律关系有:(1)由图2关系得:将sint o和sint l的表达式代入式(1)得：当a趋于零时，也就是观察者从玻璃上方垂直观察物P时，则有关系式:(2)用读数显微镜测透明物质折射率时，调整光学系统到物屏的距离，使从目镜中清晰观察到物屏的图像时，记录光学系统所在的位置X。

；把待测一定厚度D的透明玻璃放在物屏与物镜之间，再次调整光学系统的位置，使得物屏的物光通过待测透明玻璃以及物镜，从目镜中再次清晰观察到物屏的图像，记录此时光学系统所在的位置X1。

被测物质的厚度D可以通过游标卡尺测量出来。

在正常温度和气压下，空气折射率‰为1．0002926，根据式(2)被测物质的折射率n为：实验仪器选择：KF—JCD3读数显微镜、长物距物镜，长方形平板玻璃样品等。

实验步骤：1 测玻璃厚度用游标卡尺测量玻璃厚度，重复测量6次，记入表格。

2 测有待测样品和没有待测样品时的物镜位置差在载物台上放置一个物屏，用钠光灯照亮物屏，转动读数显微镜的澜焦轮、螺旋测微调节轮以及平面反射镜，使得在转动螺旋测微调节轮时，所观察到物屏的像不会移动位置；把待测透明玻璃坚放在载物台上，且处于平面反射镜与物屏之间，转动螺旋测微调节轮，水平移动光学系统，记录从目镜中清晰观察到物屏像时，记录螺旋测微系统上的主尺和副尺指示，以表示光学系统物镜所在的位置X0，填入表格，把待测透明玻璃从载物台上取下。

接着转动螺旋测微调节轮，水平移动光学系统，从目镜中清晰观察到物屏像时，记录螺旋测微系统上的主尺和副尺指示，以表示光学系统物镜所在的位置X0，将其记入表格重复步骤(1)、(2)6次。

实验测量玻璃的折射率 LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】《测量玻璃的折射率》学习材料【教学目的】1．测定一块玻璃砖的折射率； 2．验证光的折射定律。

【实验器材】1块矩形玻璃砖、刻度尺、量角器、1张8开白纸、4枚大头针、1块木板、铅笔 【实验原理】用两面平行的玻璃砖来测定玻璃的折射率。

当光线斜入射进入两面平行的玻璃砖时，从玻璃砖射出的光线的传播方向是不变的，出射光线跟入射光线相比只有一定得侧移。

只要我们找出跟某一入射光线对应的出射光线，就能求出在玻璃中对应的折射光线，从而求出折射角。

再根据折射定律，就可以求出玻璃的折射率n=sin i /sin r 。

插针法确定光路的基本原理：当后两枚大头针与前两枚大头针在玻璃中的虚像处于同一视线上时，四枚大头针处于同一光路上。

【实验步骤】1、把白纸用图钉固定在木板上。

2、在白纸上画一条直线aa '作为界面(如图所示)，过aa '上一点O 作垂直于aa '的直线NN ′作为法线，过O 点画一条入射光线AO ，使入射角i 适当大些。

3、在AO 线上竖直地插两枚大头针1P 、2P ，在白纸上放上被测玻璃砖，使玻璃砖的一个面与aa '重合。

4、沿玻璃砖的另一侧面画一条直线bb '。

5、在玻璃砖的bb '一侧白纸上竖直地立一枚大头针3P ，调整视线，同时移动3P 的位置，使3P 恰好能同时挡住1P 、2P 的像，把大头针3P 竖直插在此时位置。

6、同样，在玻璃砖bb '一侧再竖直地插一枚大头针4P ，使4P 能挡住3P 本身，同时也挡住1P 、2P 的像。

7、移去玻璃砖，拔去大头针，过3P 、4P 做一条直线BO '交bb '于O '点，连接OO '，OO '就是入射光线AO 在玻璃砖内的折射光线，折射角为r 。

对测定不同形状玻璃折射率实验的探究摘 要：测定玻璃的折射率是高中教材的一个实验。

利用激光笔对“测定玻璃的折射率”实验进行改进,既有利于实验光路图的展示讲解,又便于实验时对光路的确定。

在常规学生实验时,可以用“插针法”测量光的折射率。

改进后的实验实用合理,有效地提升了教学效果，减小了实验误差。

关键词：光；玻璃的折射率；实验探究 1、光学基本知识点插针法：插针法顾名思义就是将针插到某个位置，主要应用于测定玻璃的折射率实验中。

将针插到挡住玻璃折射后光线的位置，通过测量角度确定光的折射率。

2、实验步骤 2.1实验器材玻璃砖、钢直尺、大头针、量角器或圆规、红外线灯、图钉、白纸。

2.2实验步骤（1）把白纸用图钉钉在木板上。

（2）在白纸上画一条直线ad 作为玻璃砖的上界面，画一条线段AO 作为入射光线，并过O 点画出界面ad 的法线NN 1。

（3）把长方形的玻璃砖放在白纸上，使他的一个长边与ad 跟严格对齐，并画出玻璃砖的另一个长边bc.。

（4）在AO 线段上竖直插上两枚大头针P 1P 2.（5）在玻璃砖的ad 一侧再插上大头针P 3，调整眼睛观察的视线，要使P 3恰好能挡住P 1P 2在玻璃中的虚像。

（6）用同样的方法在玻璃砖的bc 一侧再插上大头针P 4，使P 4能同时挡住P 3本身和P 1P 2的虚像。

（7）记下P 3、P 4的位置，移去玻璃砖和大头针。

过P 3、P 4引直线O 1B 与bc 交于O 1点，连接OO 1，OO 1就是入射光线AO 在玻璃砖内的折射光线的方向。

入射角θ1=∠AON，折射角θ2=∠O 1ON 1（8）用量角器量出入射角θ1和折射角θ2。

查出入射角和折射角的正弦值，记录在表格里。

（9）改变入射角θ1，重复上述步骤。

记录5组数据，求出几次实验中测得的的平均值，就是玻璃的折射率。

画出光的折射路径如图1-图6并用量角器测量出角度。

图1 图2 图3图4 图5 图6 2.3实验数据根据公式n= 计算相应的折射率：将数据填入表1表12.4误差分析本实验对结果影响最大的是测量光在玻璃中的折射角θ的误差．应采取以下措施减小误差[1]：（1）选用宽度较大的玻璃砖，宜在5cm以上；（2）入射角应在15°～75°范围内取值；（3）在纸上画两条线时，尽量准确地与玻璃砖的两个平行的折射面重合。

用插针法测折射率1.实验目的(1)会用插针法测定玻璃的折射率。

(2)掌握光发生折射时，入射角和折射角的确定方法。

2.实验原理如图12-4-1所示，用插针法找出入射光线AO 对应的出射光线O ′B ，确定出射点O ′，画出折射光线OO ′，然后测量出入射角θ1和折射角θ2，根据 n=21sin sin θθ 计算玻璃的折射率。

图12-4-13.实验器材白纸、图钉、大头针、直尺、三角板、铅笔、量角器、平木板、长方形玻璃砖。

4.实验步骤(1)将白纸用图钉固定在平木板上。

(2)在白纸上画出一条直线aa ′，作为界面(线)，过aa ′上的一点O 画出界面的法线 NN ′，并画一条线段AO 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bb ′。

(4)在直线AO 上竖直插入两枚大头针P 1、P 2，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 2挡住P 1的像。

再在观察的这一侧插两枚大头针P 3、P 4，使P 3挡住P 1、P 2的像，P 4挡住P 3及P 1、P 2的像，记下P 3、P 4的位置。

(5)移去大头针和玻璃砖，过P 3、P 4所在处作直线O ′B 与bb ′交于O ′，直线O ′B 就代表了沿AO 方向入射的光线通过玻璃砖后的传播方向。

(6)连接OO ′，入射角θ1=∠AON,折射角θ2=∠O ′ON ′。

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)算出不同入射角时21sin sin θθ的值，比较一下，看它们是否接近一个常数，求出几次测得的21sin sin θθ的平均值，作为测得的玻璃的折射率。

5实验数据θ1=46°，θ2=23°，n=1.84θ1=70°，θ2=31°，n=1.82θ1=85°，θ2=33°，n=1.83平均值n=1.83。