高考物理 第十四章光学 实验十六　测量玻璃的折射率.docxVIP

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实验十六测量玻璃的折射率

考情调研

命题特征

测量玻璃的折射率实验在往年高考中考查较少。在新高考中的2021年浙江1月选考和2023年海南卷、广东卷都有考查，可见新高考对本实验的考查热度有所增加。因此在2025年备考中还应引起足够重视

1.考装置：测量长方体、球体等不同形状玻璃砖的折射率。

2.考操作：画出某一界面上的入射光线和折射光线，确定入射角和折射角。

3.考数据：计算法、图像法或“单位圆”法

小朱同学用插针法测定玻璃砖的折射率。

【实验原理】

（1）当光从空气射入玻璃时，若入射角为i，折射角为r，根据折射定律n＝，可计算出玻璃的折射率。

【实验步骤】

（2）实验桌上的方木板上有一张白纸，白纸上放有如图1所示的实验器材，小朱同学认为除了量角器外还缺少一种器材，则所缺器材的名称为。将器材配齐后，他进行实验，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa和bb。在玻璃砖的一侧插入两枚大头针P1、P2。眼睛在另一侧透过玻璃砖看P1和P2，使P1的像被P2的像挡住，在眼睛这一侧再插入第三枚大头针P3，使它把P1、P2的像挡住，再透过玻璃砖观察，调整视线方向，插上第四枚大头针P4时应使其遮挡住。

【注意事项】

（3）为取得较好的实验效果，下列操作正确的是（填选项前字母）。

A.必须选用上、下表面平行的玻璃砖

B.入射角应尽量小些

C.大头针应垂直地插在纸面上

D.大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些

【数据处理】

（4）小朱同学在量入射角和折射角时，由于没有使用量角器，在完成了光路图以后，在P1、P2所在的直线上取一点A，将光线的出射点记为O，用圆规以光线的入射点O为圆心，OA为半径画圆，交OO延长线于C点，过A点和C点作垂直入射光线法线的直线，垂足分别为B点和D点，如图2所示，若他测得AB＝7.5cm，CD＝5cm，则可求出该玻璃砖的折射率n＝。

【误差分析】

（5）若小朱同学在纸上画出的界面aa、bb与玻璃砖位置的关系如图3所示，其他操作均正确，且均以aa、bb为界面画光路图。则折射率测量值（选填“大于”“小于”或“等于”）真实值。

听课记录

1.注意事项

（1）实验时，应尽可能将大头针竖直插在纸上，且P1和P2之间、P3和P4之间、P2与O之间、P3与O之间距离要稍大一些。

（2）入射角i不宜太大（接近90°），也不宜太小（接近0°）。

（3）操作时手不能触摸玻璃砖的光洁光学面，也不能把玻璃砖界面当作尺子画界线。

（4）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。

2.数据处理

（1）计算法：算出不同入射角时的n＝sinisinr，

（2）作sini-sinr图像：由n＝sinisinr可知图像应是过原点的直线，如图1所示，

（3）“单位圆”法：如图2所示，sini＝EHOE，sinr＝EHOE，OE＝OE＝R，则

（2024·安徽亳州模拟）在“测玻璃的折射率”实验中：

（1）如图甲，用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，下列说法中正确的是（填正确选项前字母）。

A.若不小心用手触摸了光学面，不会影响测量

B.实验中，可以将玻璃砖界面当尺子画界线

C.测梯形玻璃砖、三角形玻璃砖和半圆形玻璃砖的折射率均可用“插针法”

D.玻璃砖的两个光学面aa、bb一定要平行，否则会有误差

（2）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（选填“大”或“小”）的玻璃砖来测量。

（3）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aa后，不小心将玻璃砖向上平移了一些，导致界面bb画到了图中虚线位置，而在作光路图时界面aa仍为开始所画的，则所测得的折射率将（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。

【典例】（2023·广东高考11题）某同学用激光笔和透明长方体玻璃砖测量玻璃的折射率，实验过程如下。

（1）将玻璃砖平放在水平桌面上的白纸上，用大头针在白纸上标记玻璃砖的边界；

（2）①激光笔发出的激光从玻璃砖上的M点水平入射，到达ef面上的O点后反射到N点射出。用大头针在白纸上标记O点、M点和激光笔出光孔Q的位置；

②移走玻璃砖，在白纸上描绘玻璃砖的边界和激光的光路，作