探究实验：测定玻璃的折射率

一 用最小偏向角法测棱镜玻璃折射率【实验目的】1．进一步熟悉分光计调节方法；2．掌握三棱镜顶角，最小偏向角的测量方法。

【实验仪器】JJY 型分光计、低压钠灯、平面反射镜、等边三棱镜。

【实验原理】一束平行的单色光，从三棱镜的一个光学面（AB 面）入射，经折射后由另一光学面（AC 面）射出，如图5.11.1所示。

入射光和AB 面法线的夹角i 称为入射角，出射光和AC 面法线的夹角i '称为出射角，入射光和出射光的夹角δ称为偏向角。

可以证明，当入射角i 等于出射角i '时，入射光和反射光之间的夹角δ最小，称为最小偏向角m in δ。

由图5.11.1可知)''()(r i r i -+-=δ，当'i i =时，由折射定律有'r r =，得)(2min r i -=δ(5.11.1)又因A A G r r r =-π-π=-π==+)(2'所以 =r 2A(5.11.2)由式（5.11.1）和式（5.11.2）得2minδ+=A i 由折射定律有2sin2sinsin sin minA A rin δ+==(5.11.3) 由式（5.11.3）可知，只要测出最小偏向角min δ（顶角已知），就可以计算出棱镜玻璃对该波长的折射率。

图5.11.2 测最小偏向角示意图①②图5.11.1【实验内容】1．正确调整分光计，使其满足实验要求（参阅§3.9） 2．测定玻璃三棱镜对钠光黄光的最小偏向角如图5.11.2所示，旋载物台，使一光学面AC 与平行光管入射方向基本上垂直。

当一束钠黄单色光从平行光管发出平行光射向三棱镜AB 光学面，经过三棱镜AC 光学面折射出来，望远镜从毛面BC 底边出发，沿着逆时针旋转，会看到清晰的狭缝像，说明找到折射光路。

此时转动小平台连同棱镜，观察狭缝像运动状态，如果向右移动，偏向角δ变小。

再转小平台狭缝像会走到一定位置转折，使δ偏大，此转折点即为该光谱线的最小偏向角位置，把望远镜对准这个转折点，记录下来，为m in T 、min 'T 。

实验报告：测定玻璃的折射率【实验目的】应用光的折射定律测定玻璃的折射率【实验原理】如图1所示，在玻璃砖的上方插两颗大头针P］和P2,在玻璃砖的下方观察时，由于光线的两次折射，P1和P2的虚像将在—和的位置。

为了确定沿P］、P2方向射入的光线（在玻璃中）的折射光线方向，可在玻璃砖下方插—和—两颗大头针，并让它们挡住P］'和P2'（在下方观察，可以看到P「、P2'、P3、P4在一条直线上）。

P］、P2的连线与玻璃砖上边缘交点为O，P3、P4的连线与玻璃砖上边缘交点为O'，连接O、O'即是玻璃中的。

测量入射角和折射角，利用即可得出玻璃的折射率。

【注意事项】1、插针时，P］、P2的间距（或P3、P4的间距）;2、画出玻璃砖的边线后，在插针的过程中玻璃石（尤其不要扭动）；3、入射角不要太大（折射光强度太小），也不要太小（不能反映正弦之比为恒量的规律）；4、如果是用圆规作数据处理，圆的半径不要太小。

【实验器材】玻璃砖、白纸、泡沫塑料板（图钉）、、三角板、量角器（或圆规）【实验步骤】1、将白纸用图钉钉在泡沫塑料板上。

2、将玻璃砖放在白纸上，借助三角板画出玻璃砖的__________ 。

3、按图1所示放好玻璃砖后，插上大头针与、P2。

4、在玻璃砖的下放观察P「P2的像，并用大头针挡住它们的像P「、P2'，将％插入白纸。

5、再用大头针___ 挡住P「、P2'和P3并插入白纸。

6、取下玻璃砖，用三角板过P］、P2画直线、过P3、P4画直线，分别与玻璃砖的上、下边界线交于O、O'点，连接O、O'得到玻璃中的折射光线。

7、量出入射角和折射角，用折射定律计算玻璃的折射率。

8、改变，重复2〜7步骤，多测几组。

【数据处理】数据组次入射角0 .折射角" sin0 ,sin e 2折射率n n的平均值12345。

实验十四 测定玻璃的折射率一、实验目的测定玻璃的折射率二、实验原理如图1所示，abb ′a ′为两面平行的玻璃砖，光线的入射角为θ1，折射角为θ2，根据n ＝sin θ1sin θ2可以计算出玻璃的折射率．图1三、实验器材木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、三角板、铅笔．四、实验步骤1．用图钉把白纸固定在木板上．2．在白纸上画一条直线aa ′，并取aa ′上的一点O 为入射点，作过O 的法线NN ′.3．画出线段AO 作为入射光线，并在AO 上插上P 1、P 2两根大头针．4．在白纸上放上玻璃砖，使玻璃砖的一条长边与直线aa ′对齐，并画出另一条长边的对齐线bb ′.5．眼睛在bb ′的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向，使P 1的像被P 2的像挡住，然后在眼睛这一侧插上大头针P 3，使P 3挡住P 1、P 2的像，再插上P 4，使P 4挡住P 3和P 1、P 2的像．6．移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P 3、P 4的针孔位置确定出射光线O ′B 及出射点O ′，连接O 、O ′得线段OO ′.7．用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin θ2.8．改变入射角，重复实验，算出不同入射角时的sin θ1sin θ2，并取平均值． 五、误差分析1．入射光线和折射光线确定的不准确性．2．测量入射角和折射角时的误差．六、注意事项1．玻璃砖应选用厚度、宽度较大的．2．大头针应竖直地插在白纸上，且间隔要大些．图2图33．实验时入射角不宜过大或过小，一般在15°～75°之间．4．玻璃砖的折射面要画准，不能用玻璃砖界面代替直尺画界线．5．实验过程中，玻璃砖和白纸的相对位置不能改变．记忆口诀白纸上面画边缘，然后才放玻璃砖；两针决定入射光，再插一针挡两像；两针两像成一线，去砖画图是重点；入射线，折射线，做出法线角出现；入射角，折射角，不大不小是最好；拿砖要触毛玻面，插针竖直做实验.例1 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(光线不能通过此表面)．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．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．在纸面上画出直线aa ′和bb ′，aa ′表示镀银的玻璃表面，bb ′表示另一表面，如图2所示．然后，在白纸上竖直插上两枚大头针P 1、P 2.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？试在题图中标出P 3、P 4的位置．(2)然后，移去玻璃砖与大头针．试在题图中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角θ1与折射角θ2.简要写出作图步骤．(3)写出用θ1、θ2表示的折射率公式n ＝________.例2 实验室有一块长方体透明介质，截面如图3中ABCD 所示．AB 的长度为l 1，AD 的长度为l 2，且AB 和AD 边透光，而BC和CD 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θ1射到AB 面，经折射后AD 面上有光线射出．甲、乙两同学分别用不同的方法测量该长方体介质的折射率．(1)甲同学的做法是：保持射到AB 面上光线的入射角θ1不变，用一遮光板由A 点沿AB 缓慢推进，遮光板前端推到P 时，AD 面上恰好无光线射出，测得AP 的长度为l 3，则长方体介质的折射率可表示为n ＝__________；图4图5(2)乙同学的做法是：缓慢调节射到AB 面上光线的入射角，使AD 面也恰好无光线射出．测得此时射到AB 面上光线的入射角为θ2，则长方体介质的折射率可表示为n ＝____________；(3)θ1和θ2的关系为：θ1______θ2(填“>”、“<”或“＝”)．例3 学校开展研究性学习，某研究小组的同学根据所学的光学知识，设计了一个测量液体折射率的仪器，如图4所示．在一圆盘上，过其圆心O 作两条互相垂直的直径BC 、EF ，在半径OA 上，垂直盘面插下两枚大头针P 1、P 2，并保持P 1、P 2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的像，并在圆周上插上大头针P 3，使P 3正好挡住P 1、P 2的像，同学们通过 计算，预先在圆周EC 部分刻好了折射率的值，这样只要根据P 3所插的位置，就可直接 读出液体折射率的值，则：(1)若∠AOF ＝30°，OP 3与OC 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 4两位置哪一处所对应的折射率的值大？答：________________________________________________________________________.(3)作AO 的延长线交圆周于K ，K 处所对应的折射率值应为________.1．关于“测定玻璃的折射率”的实验中，下列说法中不正确的是 ( )A ．有一组入射角(θ1≠0)和折射角，便可以得出玻璃的折射率B ．在本实验中采用玻璃砖，这是因为只有玻璃砖才能测出玻璃的折射率C ．本实验的各项步骤，都是为了找到给定的入射角的折射角而设计的D ．棱镜、半圆形玻璃砖等都可以用来测定玻璃的折射率2．用两面平行的玻璃砖测定玻璃的折射率的实验中，已画好玻璃砖界面aa ′和bb ′，若不慎将玻璃砖向上平移了一些，放在图5所示的位置上，而实验中其他操作均正确，则测得的折射率将 ( ) A ．偏大 B ．偏小 C ．不变 D ．无法确定3．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6①、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 ′为界面画图7图8 图9光路图，则图 6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________．4．如图7所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率，在平铺的白纸上垂直纸面插上大头针P 1、P 2确定入射光线，并让入射光线过圆心O ，在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针P 3，使P 3挡住P 1、P 2的像，连接OP 3.图中MN 为分界面，虚线半圆与玻璃砖对称，B 、C 分别是入射光线、折射光线与圆的交点，AB 、CD 均垂直于法线并分别交法线于A 、D 点． (1)设AB 的长度为l 1，AO 的长度为l 2，CD 的长度为l 3，DO 的长度为l 4，为较方便地表示出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量______，则玻璃砖的折射率可表示为____________．(2)该同学在插大头针P 3前不小心将玻璃砖以O 为圆心顺时针转过一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)．5．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P 1和P 2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P 1的像被P 2的像挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P 3、P 4，使P 3挡住P 1、P 2的像，P 4挡住P 3和P 1、P 2的像，在纸上标出的大头针的位置和三棱镜轮廓如图8所示．(1)在本题的图上画出所需的光路．(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n ＝________.6. 用圆弧状玻璃砖做测定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P 1、P 2，然后在玻璃砖的另一侧观察，调整视线使P 1的像被P 2的像挡住．接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和P4，使P3挡住P1和P2的像，P4挡住P3及P1和P2的像．在纸上已标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓如图9所示(O为两圆弧圆心，图中已画出经过P1、P2点的入射光线)(1)在图上补画出所需的光路．(2)为了测出玻璃砖的折射率，需要测量入射角θ1和折射角θ2，请在图中标出这两个角．(3)用所测物理量计算折射率的公式是n＝____________.(4)为了保证在弧面CD得到出射光线，实验过程中，光线在弧面AB的入射角应尽量________(“小一些”或“无所谓”或“大一些”)．答案课堂探究例1 (1)、(2)见解析 (3)sin θ1sin θ2 例2 (1)l 22＋l 23 sin θ1l 3(2)1＋sin 2θ2 (3)>例3 (1) 3 (2)P 4对应的折射率的值大(3)1随堂训练1．B2．C [经过玻璃砖的光路如图中实线所示，由于所作的玻璃砖分界线不是实际的分界线，如图中虚线所示，由几何知识可知，测出 的折射角与真实的折射角相同．]3．偏小 不变 可能偏大，可能偏小，也可能不变4．(1)l 1和l 3l 1l 3(2)偏大 5．见解析解析 (1)光路图如图所示，画出通过P 1、P 2的入射光线，交AC 面于O ，画出通过P 3、P 4的出射光线交AB 面于O ′，连接OO ′，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θ1和折射角θ2，并画出虚线部分，用量角器量出θ1和θ2(或用直尺测出线段EF 、OE 、GH 、OG 的长度)．(3)n ＝sin θ1sin θ2(或因为sin θ1＝EF OE ，sin θ2＝GH OG ，则n ＝EF /OE GH /OG ＝EF ·OG OE ·GH)． 6．(1)、(2)见解析 (3)sin θ1sin θ2(4)小一些 解析 (1)光路图如图所示．(2)入射角θ1和折射角θ2如图中所示。

实验：测定玻璃的折射率1．实验原理：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，画出折射光线OO′，然后测量出角θ1和θ2，代入公式计算玻璃的折射率．2．实验器材：白纸、图钉、大头针、直尺、铅笔、量角器、平木板、长方形玻璃砖．3．实验过程：(1)铺白纸、画线．①如图所示，将白纸用图钉按在平木板上，先在白纸上画出一条直线aa′作为界面，过aa′上的一点O画出界面的法线MN，并画一条线段AO作为入射光线．②把玻璃砖平放在白纸上，使它的长边跟aa′对齐，画出玻璃砖的另一条长边bb′.(2)插针与测量．①在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2，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挡住，再在观察的这一侧依次插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P1、P2的像及P3，记下P3、P4的位置．②移去玻璃砖，连接P3、P4并延长交bb′于O′，连接OO′即为折射光线，入射角θ1＝∠AOM，折射角θ2＝∠O′ON.③用量角器测出入射角和折射角，查出它们的正弦值，将数据填入表格中．④改变入射角θ1，重复实验步骤，列表记录相关测量数据．4．数据处理：计算每次的折射率n，求出平均值n.5．注意事项(1)玻璃砖应选用厚度、宽度较大的．(2)大头针要插得竖直，且间隔要大些．(3)入射角不宜过大或过小，一般在15°～75°之间．(4)玻璃砖的折射面要画准，不能用玻璃砖界面代替直尺画界线．(5)实验过程中，玻璃砖和白纸的相对位置不能改变．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所示．(1)在图上画出所需的光路．(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P 1、P 2的入射光线，交AC 面于O ，画出通过P 3、P 4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θ1和折射角θ2，并画出虚线部分，用量角器量出θ1和θ2(或用直尺测出线段EF 、OE 、GH 、OG 的长度)．(3)根据折射率的定义可知n ＝sin θ1sin θ2⎝⎛ 或因为sin θ1＝EF OE ， sin θ2＝GH OG ，则n ＝EF OE GH OG ＝⎭⎫EF ·OG OE ·GH . 答案：(1)见解析 (2)θ1和θ2(或线段EF 、OE 、GH 、OG 的长度) (3)n ＝sin θ1sin θ2⎝⎛⎭⎫或n ＝EF ·OG OE ·GH 2．在“测定玻璃的折射率”的实验中，某同学经正确的操作，插好了4枚大头针P 1、P 2和P 3、P 4，如图所示．(1)在坐标线上画出完整的光路图，并标出入射角θ1和折射角θ2.(2)对你画出的光路图进行测量，求出该玻璃的折射率n ＝________(结果保留2位有效数字)．解析：(1)过P 1、P 2作直线与玻璃砖长表面交于O 点，过O 点作长表面的垂线EF ，即为过O 点的法线；过P 3、P 4作直线与玻璃砖短表面交于O ′点，过O ′点作短表面的垂线MN ，即为过O ′点的法线；连接O 、O ′两点；从P 1到P 4在三段线段上依次标出方向．如图所示．(2)根据图可知sin θ1＝222＋22＝22 sin θ2＝112＋1.752＝465 根据折射率公式得n ＝sin θ1sin θ2＝22465＝1308＝1.4 答案：(1)见解析 (2)1.43．(2016·福建晋江联考)在“测定玻璃折射率”的实验中，如图所示为所插四枚大头针的位置，aa ′为事先确定好的玻璃砖的其中一平行边，bb ′为准确操作时应画出的玻璃砖的另一平行边．(1)如果在实验过程中不小心将玻璃砖向上平移了一些，bb ′移到图中虚线①位置，而在作光路图时aa ′不变，则所测得的折射率将________(填“偏大”“偏小”或“不变”)；(2)若所使用的玻璃砖的bb ′边与aa ′不平行(如图虚线②所示)，其他操作无误，则所测得的折射率将________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．解析：(1)如果在实验过程中不小心将玻璃砖向上平移了一些，bb ′移到图中虚线①位置，而在作光路图时aa ′不变，作出光路图如图所示，测量得到的入射角没有变化，而折射角偏小，根据折射率公式n＝sin i sin r可知，所测得的折射率将偏大．(2)测折射率时，只要操作正确，与玻璃砖形状无关．所以若所使用的玻璃砖的bb′边与aa′不平行，其他操作无误，则所测得的折射率将不变．答案：(1)偏大(2)不变课时规范训练[基础巩固题组]1．(多选)已知介质对某单色光的临界角为θ，则()A．该介质对此单色光的折射率为1 sin θB．此单色光在该介质中传播速度为c sin θ(c为真空中光速) C．此单色光在该介质中的波长是真空中波长的sin θ倍D．此单色光在该介质中的频率是真空中的1 sin θ解析：选ABC.介质对该单色光的临界角为θ，它的折射率n＝1sin θ，A正确；此单色光在介质中的传播速度v＝cn＝c sin θ，B正确；波长λ＝vf＝c sin θc/λ0＝λ0sin θ，C正确；光的频率是由光源决定的，与介质无关，D错误．2．如图，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b，波长分别为λa、λb，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为n a、n b，则()A．λa＜λb，n a＞n bB．λa＞λb，n a＜n bC．λa＜λb，n a＜n bD．λa＞λb，n a＞n b解析：选B.由题图可知，在入射角相同的情况下，光线a的偏折程度小于光线b的偏折程度，因此光线a的折射率小于光线b的折射率，故选项A、D错误；由于折射率越大频率越高，因此光线a的频率小于光线b的频率，由c＝λν可知光线a的波长大于光线b的波长，选项B正确．3．某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n.如图甲所示，O是圆心，MN是法线，AO、BO分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径．该同学测得多组入射角i 和折射角r，作出sin i－sin r图象如图乙所示．则()。

玻璃折射率的测定-物理实验报告玻璃折射率的测定物理实验报告一、实验目的1、掌握用插针法测定玻璃折射率的方法。

2、加深对折射率概念的理解。

二、实验原理当光线从空气射入玻璃时，入射角i 与折射角r 之间满足折射定律：n ＝ sin i ／ sin r ，其中 n 为玻璃的折射率。

通过测量入射角和折射角，就可以计算出玻璃的折射率。

三、实验器材一块长方形玻璃砖、白纸、大头针四枚、铅笔、直尺、量角器。

四、实验步骤1、将白纸平铺在水平桌面上，把玻璃砖平放在白纸上，用铅笔在玻璃砖的一侧画出边界线 AB。

2、在线段 AB 上间隔适当距离插上两枚大头针 P1 和 P2 。

3、眼睛在玻璃砖另一侧透过玻璃砖观察大头针 P1 和 P2 的像，调整视线方向，直到 P1 的像被 P2 的像挡住。

4、在眼睛这一侧再插上两枚大头针 P3 和 P4 ，使 P3 挡住 P1 和 P2 的像，P4 挡住 P3 及 P1 和 P2 的像。

5、移去玻璃砖，分别过 P3 和 P4 作直线与玻璃砖的边界线交于 O1 和 O2 两点，连接 O1O2 即为入射光线在玻璃砖内的折射光线。

6、用量角器测量入射角 i 和折射角 r 。

7、改变入射角，重复上述步骤多次，测量多组入射角和折射角的数据。

五、实验数据记录与处理｜实验次数｜入射角 i （度）｜折射角 r （度）｜ sin i ｜ sinr ｜ n ＝ sin i ／ sin r ｜｜｜｜｜｜｜｜｜ 1 ｜ 30 ｜ 18 ｜ 050 ｜ 031 ｜ 161 ｜｜ 2 ｜ 40 ｜ 25 ｜ 064 ｜ 042 ｜ 152 ｜｜ 3 ｜ 50 ｜ 30 ｜ 077 ｜ 050 ｜ 154 ｜｜ 4 ｜ 60 ｜ 35 ｜ 087 ｜ 057 ｜ 153 ｜｜ 5 ｜ 70 ｜ 40 ｜ 094 ｜ 064 ｜ 147 ｜计算每次测量得到的折射率 n 的平均值：n ＝（161 ＋ 152 ＋ 154 ＋ 153 ＋ 147）／5 ≈ 153六、实验误差分析1、测量入射角和折射角时存在误差，可能是量角器的精度不够或者读数不准确。

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。

第十四章光学实验十七测量玻璃的折射率测定玻璃的折射率的实验往年考查较少，新高考该内容作为必考后，考查重要性增强，主要考查学生的实验操作能力和数据处理能力.2023年高考中广东T11，海南T14均在实验题中进行了考查，预计2025年高考中会加大对该实验的考查力度.1.实验目的会用插针法确定玻璃的折射率，掌握光在发生折射时，入射角和折射角的确定方法.2.实验原理如图所示，abcd为一个两面平行的玻璃砖，入射角为θ1，折射角为θ2，根据n＝sinθ1计算出玻璃的折射率.sinθ23.实验器材木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、刻度尺、量角器、铅笔.4.实验步骤（1）在白纸上画出一条直线aa'作为界面，过aa'上的一点O1画出界面的法线NN'，并画一条直线AO1作为入射光线，如图所示.（2）把长方体玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边与aa'对齐.用直尺轻靠在玻璃砖的另一长边，按住直尺不动.将玻璃砖取下，画出直线bb'，bb'代表玻璃砖的另一边.（3）在直线AO1上竖直插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线方向，直到P2挡住P1的像.再在观察的这一侧竖直插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3及P1、P2的像，记下P3、P4的位置.（4）连接P3、P4，交bb'于点O2，连接O1O2，O1O2就代表了沿AO1方向入射的光线在玻璃砖中的传播路径，入射角θ1＝∠AO1N，折射角θ2＝∠O2O1N'.5.数据分析（1）计算法：用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sinθ1和sinθ2.算出不同入射角时的sinθ1sinθ2，并取[1]平均值.（2）图像法：改变不同的入射角θ1，测出不同的折射角θ2，作出sinθ1－sinθ2的图像，由n＝sinθ1sinθ2可知图像应是过[2]原点的直线，如图所示，其斜率为折射率.（3）“单位圆”法：以入射点O为圆心，以一定的长度R为半径画圆，交入射光线AO于E点，交折射光线OO'于E'点，过E作NN'的垂线EH，过E'作NN'的垂线E'H'，如图所示，sinθ1＝EHOE ，sinθ2＝E'H'OE'，OE＝OE'＝R，则n＝sinθ1sinθ2＝EHE'H'.只要用刻度尺量出EH、E'H'的长度就可以求出n.6.注意事项（1）所用玻璃砖要厚一些.（2）尽可能将大头针竖直插在纸上，且P1与P2间、P3与P4间要有适当的间隔，不宜太近.（3）在实验过程中，玻璃砖与白纸的位置都不能改变.（4）操作时不能用手触摸玻璃砖光洁的光学面，更不能用玻璃砖代替直尺画线，以免划伤玻璃砖表面.（5）实验时入射角不能太小（接近0°），否则会使测量误差增大；入射角也不能太大（接近90°），否则不易观察到P1、P2的像.7.误差分析（1）入射光线、出射光线确定的准确性造成误差，故入射侧、出射侧所插两枚大头针间距应大一些.（2）入射角和折射角的测量造成误差，故入射角适当大些，以减小测量的相对误差.命题点1教材基础实验1.[2023安徽芜湖二模]在“测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好平行玻璃砖，a和a'分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图（a）所示.在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并插上大头针P3，使其挡住P2、P1的像；接着插上大头针P4，使其挡住P3以及P2和P1的像，用“·”表示大头针的位置，这样大头针P1、P2就确定了射入玻璃砖的光线.（1）根据以上信息，请在图（a）中画出光路图.（2）正确作出光路图后，测量a分界面上的入射角i和折射角r.多次改变入射角，测得多组入射角和折射角，根据测得的入射角和折射角的正弦值，画出了如图（b）所示的图像，由图像可知该玻璃的折射率n＝ 1.5（保留两位有效数字）.（3）如图（c）所示，在实验过程中画出界面a后，不小心将玻璃砖向上平移了一些，导致界面a'画到图中虚线位置，而在作光路图时界面a仍为开始所画的，则所测得的折射率将偏大（填“偏大”“偏小”或“不变”）.答案（1）如图所示解析（2）根据折射定律n＝sinisinr ，所以sin r＝1n·sin i，根据图像得1n＝0.40.6，解得n＝1.5.（3）如图所示，在实验过程中画出界面a后，不小心将玻璃砖向上平移了一些，导致界面a'画到图中虚线位置，而在作光路图时界面a仍为开始所画的，入射角i不变，但折射角r偏小，则所测得的折射率将偏大.命题点2创新设计实验2.[2023海南]如图所示，在用激光测玻璃砖折射率的实验中，玻璃砖与光屏P平行放置，从另一侧用激光笔以一定角度照射，此时在光屏上的S1处有激光点，移走玻璃砖，光点移到S2处.（1）请在图中画出激光束经玻璃砖折射后完整的光路图；（2）已经测出AB＝l1，OA＝l2，S1S2＝l3，则折射率n＝l1√（l1－l3）2＋l22（l1－l3）√l12＋l22（用l1、l2、l3表示）；（3）若改用宽度比ab更小的玻璃砖做实验，则S1S2间的距离会变小（填“变大”“变小”或“不变”）.答案（1）如图所示解析 （1）穿过平行玻璃砖的出射光线和入射光线平行，过S 1作BS 2的平行线，交ad 于C 点，连接OC .（2）根据几何关系可知，入射角的正弦值sin i ＝l 1√l 12＋l 22，折射角的正弦值sin r ＝l 1－l 3√（l 1－l 3）2＋l 22，根据折射定律n ＝sinisinr＝l 1√（l 1－l 3）2＋l 22（l 1－l 3）√l 12＋l 22.（3）若玻璃砖的宽度变小，ad 边与两条光线的交点距离变小，即BC 变小，则S 1S 2间的距离也会变小.1.[2024北京丰台区开学考试]某同学用插针法测定玻璃砖的折射率，作出光路图如图所示.光线与玻璃砖表面aa'和bb'分别交于O 点和P 点，他以O 点为圆心、线段OP 长度为半径作圆，该圆与入射光线交于A 点.过A 点和P 点作法线NN'的垂线，垂足分别为B 点和Q 点，则该玻璃砖的折射率为（ A ）A.n ＝ABPQB.n ＝OBOQC.n ＝PQOAD.n ＝ABOP解析 根据光的折射定律有n ＝sin∠AOB sin∠POQ＝ABR PQ R＝AB PQ，故选A.2.如图甲所示，在测量玻璃折射率的实验中，两位同学先在白纸上放好截面是正三角形ABC 的三棱镜，并确定AB 和AC 界面的位置，然后在棱镜的左侧画出一条直线，并在线上竖直插上两枚大头针P 1和P 2，再从棱镜的右侧观察P 1和P 2的像.（1）此后正确的操作步骤是 BD .A.插上大头针P 3，使P 3挡住P 2的像B.插上大头针P 3，使P 3挡住P 1、P 2的像C.插上大头针P 4，使P 4挡住P 3的像D.插上大头针P 4，使P 4挡住P 1、P 2的像和P 3（2）正确完成上述操作后，在纸上标出大头针P 3、P 4的位置（图中已标出）.为测量该种玻璃的折射率，两位同学分别用圆规及刻度尺作出了完整光路和若干条辅助线，如图乙、丙所示.能够仅通过测量ED 、FG 的长度便可正确计算出折射率的是图 丙 （选填“乙”或“丙”），所测玻璃折射率的表达式为n＝EDFG（用代表线段长度的字母ED、FG表示）.解析（1）此后正确的操作步骤是：插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像；插上大头针P4，使P4挡住P1、P2的像和P3.故B、D正确.（2）能够仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是题图丙，n＝sinθ1sinθ2＝EDODFGOG＝EDFG.3.[2023湖北八校联考模拟]在用“插针法”测量玻璃折射率的实验中：（1）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1所示，对实验中的一些具体问题，下列说法正确的是BC.A.为减小作图误差，P3和P4的距离应适当小一些B.为减小测量误差，P1和P2的连线与玻璃砖界面法线的夹角应适当取大一些C.为减小误差，应当选用宽度较大的玻璃砖完成实验D.实验中玻璃砖在纸上的位置不可移动，可用玻璃砖代替尺子画出边界线以固定玻璃砖在纸上的位置（2）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'一侧平移了少许，如图2所示，他随后实验测得的折射率不变（选填“偏大”“偏小”或“不变”）.（3）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（bb'仍然与aa'平行），如图3所示，他随后实验测得的折射率偏小（选填“偏大”“偏小”或“不变”）.解析（1）为减小作图误差，P3和P4的距离应适当大一些，A错误；P1和P2的连线与玻璃砖界面法线的夹角适当大一些，折射现象更明显，误差较小，B正确；宽度较大的玻璃砖，光在玻璃砖中的路程长，入射点与出射点距离较大，确定角度较准确，误差较小，C 正确；不可用玻璃砖代替尺子，应沿玻璃砖描点后，用尺子画出玻璃砖界面，D错误.（2）如图甲分析，测量的入射角与折射角没有误差，测得的折射率不变.图甲图乙（3）如图乙分析，入射角不受影响，当折射角的测量值大于真实值时，根据n＝sinisinr，可知测得的折射率偏小.4.[实验装置创新]通过动手做实验可让学生们提高对物理实验的理解和应用能力.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中的空白.（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A点），同时看到水面上B点刻度的像B'恰与A点的像重合，如图，水面与直尺的C点相平，则∠OAC和∠OB'C（或∠OBC）分别等于入射角和折射角.（5）读出AC和AB（或BC）的长度.（6）由题中所给条件和前面步骤得到的数据，可以计算水的折射率n＝√d2＋AC2d2＋（AB－AC）2（或√d2＋AC2d2＋BC2）.解析（4）从A点发出的光线经折射后进入眼睛，所以∠OAC等于入射角，∠OB'C（或∠OBC）等于折射角.（5）若水面与直尺C点相平，读出AC和AB（或AC和BC）的长度.（6）设从A点发出的光线射到水面时入射角为i，折射角为r，根据数学知识得sin i＝d√d2＋AC2，sin r＝d√d2＋B'C2，则折射率为n＝sinrsini，根据对称性有B'C＝BC，联立得n＝√d2＋AC2d2＋（AB－AC）2或√d2＋AC2d2＋BC2.。