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14.3 实验：测量玻璃的折射率
题组1：基础实验........................................................................................................................................................... 1
题组2：拓展实验........................................................................................................................................................... 3
14.3 实验：测量玻璃的折射率
题组1：基础实验
1.某小组做测定玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规，笔，白纸。
①下列哪些措施能够提高实验准确程度 。
A.选用两光学表面间距大的玻璃砖
B.选用两光学表面平行的玻璃砖
C.选用粗的大头针完成实验
D.插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些
②该小组用同一套器材完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如下图所示，其中实
验操作正确的是 。
③该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、
折射光线分别交于A、B点，再过A、B点作法线NN '的垂线，垂足分别为C、D点，如图所示，则玻璃的
折射率n= 。(用图中线段的字母表示)
2.某实验小组做“测量玻璃的折射率”实验。把长方体玻璃砖放在白纸上，在白纸上画出平行玻璃砖的轮廓
AB、A ' B'，在平行玻璃砖一侧插上大头针P1、P2，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使P2把P1
挡住，这样就可以确定入射光线和入射点O1。在眼睛这一侧，插上大头针P3，使它把P1、P2都挡住，再
插上大头针P4，使它把P1、P2、P3都挡住，这样就可以确定出射光线和出射点O2，测得P1 P2与玻璃砖
AB面的夹角为θ1，玻璃砖内部折射光线与玻璃砖AB面的夹角为θ2，如图所示，试回答下列问题：
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(1)该玻璃砖的折射率n= 。(2)若AB与A ' B'间的距离略大于玻璃砖的厚度，则测得的折射率 (
填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
3.某实验小组做“测量玻璃的折射率”及拓展探究实验．
(1)为测量玻璃的折射率，按如图所示进行实验，以下表述正确的一项是 。(填正确答案标号)
A.用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线a和a'
B.在玻璃砖一侧插上大头针P1、P2，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使P2把P1挡住，这样就可
以确定入射光线和入射点O1。在眼睛这一侧，插上大头针P3，使它把P1、P2都挡住，再插上大头针P4，
使它把P1、P2、P3都挡住，这样就可以确定出射光线和出射点O2
C.实验时入射角θ1应尽量小一些，以减小实验误差
(2)为探究介质折射率与光的频率的关系，分别用一束红光和一束绿光从同一点入射到空气与玻璃的分界
面．保持相同的入射角，根据实验结果作出光路图，并标记红光和绿光，如图乙所示．此实验初步表明：
对于同一种介质，折射率与光的频率有关．频率大，折射率 (填“大”或“小”)
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(3)为探究折射率与介质材料的关系，用同一束微光分别入射玻璃砖和某透明介质，如图丙、丁所示。保
持相同的入射角α1，测得折射角分别为α2、α3(α2<α3)，则玻璃和该介质的折射率大小关系为n玻璃_
_ n介质(填“>”或“<”)。此实验初步表明：对于一定频率的光，折射率与介质材料有关。
4.某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行.正确操作后，作出的光路图及测出的相
关角度如图甲所示．
(1)下列说法正确的是 ．
A.入射角适当大些，可以提高精确度
B.P1、P2及P3、P4之间的距离取得小些，可以提高精确度
C.P1、P2的间距，入射角的大小均与实验的精确度无关
(2)此玻璃的折射率计算式为n= (用图中的θ1、θ2表示)．
(3)若该同学用他测得的多组入射角i与折射角r，作出sini−sin r的图像如图乙所示，下列判断正确的
是 ．
A.他做实验时，研究的是光线从空气射入玻璃的折射现象
B.玻璃的折射率为0.67
C.玻璃的折射率为1.49
题组2：拓展实验
5.某同学设计了测量透明材料折射率的实验。
(1)将半圆形透明砖放置在水平桌面，图示圆弧面ABC为其截面，沿直线边AC平铺坐标纸(小格为大小相
同的正方形)，将一束光垂直AC射入透明砖，在ABC发生折射和反射。沿AC方向缓慢平移该砖，反射光
的亮度 ，折射光的亮度 ;(均选填“不变”“增强”或“减弱”)
(2)若在图示位置时，折射光恰好消失，则该透明砖的折射率为 。
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6.用“插针法”测量如图(a)所示的等腰三角形玻璃砖的折射率．
(1)以下实验步骤，正确的步骤顺序为________．
①在白纸上分别画出玻璃砖三条边对应的直线AB、AC、BC( A、B、C分别为三条直线的交点)，并作
一条直线MN与BC平行，测得∠BAC =θ，如图(b)所示；
②测得入射光线P1 P2与AB的夹角为i；
③在AB左侧光路上竖直插上大头针P1、P2，撤去玻璃砖，在白纸上借助大头针所插位置绘制光路；
④将玻璃砖放置且重合于A、B、C三点，用激光笔发出红光，调整入射角度，使红光恰好经过直线MN；
(2)在步骤③中，两枚大头针的插入顺序为________________(选填“P1、P2”或“P2、P1”)；
(3)玻璃砖对红光的折射率为n=________；
(4)为探究玻璃砖折射率与光的频率的关系，改用蓝激光笔发射蓝光重复(1)中实验步骤，记录入射光线与
AB的夹角为i'，如图(c)所示，测得iˈ<i.此实验初步表明：对于同一种介质，折射率与光的频率有关．频
率越大，折射率越________(填“大”或“小”)。
7.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QM连线的延长线与ef 面的边界交于P点，
如图
(a)
所示。
③用刻度尺测量PM和OM的长度d1和d2。PM的示数如图(b)所示，d1为 cm。测得d2为3.40cm；
(3)利用所测量的物理量，写出玻璃砖折射率的表达式n= 。由测得的数据可得折射率n为 (结
果保留3位有效数字)；
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(4)相对误差的计算式δ = 测量值−真实值
真实值
×100 %。为了减小d1、d2测量的相对误差，实验中激光在
M点入射时应尽量使入射角 。
8.某同学用“插针法”测量一直角三角形玻璃砖的折射率。如图甲所示为该玻璃砖的截面图，三角形ABC的
顶角为θ且小于45
∘。
(1)主要实验步骤如下：
①水平放置的木板上铺一张白纸，在白纸上画一条直线ab，并画出其垂线cd，交于O点；
②将较长的直角面AB沿cd放置，并确定玻璃砖的另外两个光学面BC 、AC，在白纸上描出玻璃砖的轮
廓，俯视图如图乙所示；
③在AB面左侧的直线ab上竖直插上大头针P1、P2，从AC侧透过玻璃砖观察P1、P2，插上大头针P3，
要求P3能挡住 (选填“P1”“P2”或“P1和P2”)的虚像；
④确定出射光线的位置 (选填“必需”或“不必需”)插第四枚大头针；
⑤撤去玻璃砖和大头针，测得出射光线与直线ab的夹角为α，则玻璃砖折射率n= 。
(2)描绘出玻璃砖轮廓后，玻璃砖的位置发生了微小的平移(移至图丙中的虚线处，底边仍重合)，但是该同
学并未发现，仍然按照操作步骤③插上大头针P3，在测量时他仍将▵ABC作为实验中玻璃砖所处位置，
则由此得到的该玻璃砖折射率的测量值 (选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
9.如图甲所示，某同学通过实验测定半径为R的半圆柱形玻璃砖的折射率n，实验步骤如下：
a.把玻璃砖放到白纸上，使其直径与AB边重合，圆心与O点重合
b.取走玻璃砖，画出入射光线和出射光线延长线的交点与圆心O的连线
c .在水平放置的木板上铺一张白纸，用图钉固定
d .计算每次入射角和折射角的正弦值，建立直角坐标系，作出sini−sin r的关系图线，如图乙所示
e.用激光沿平行于OC方向射向直径面上的D点，用插针法确定出射光线通过直线OC上的F点
f .改变激光入射点D的位置，重复实验
g.用刻度值和铅笔画一条直线AB，再在合适的位置做AB的垂线OC，相交于O点
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(1)实验步骤的正确顺序为 。
(2)该半圆柱形玻璃砖的折射率n= 。
(3)O、D两点之间的距离L与半径R的比值L
R = 时，恰好没有光线从球面射出。
10.手机中的光传感器可以采集照射到手机上光强实时变化的数据，某实验小组利用手机及其他相关器材测
量某半圆形玻璃砖的折射率，主要实验步骤如下：
(1)按照图甲所示安装实验器材，调整玻璃砖的光学平面使其竖直放置;
(2)调整激光源高度，使其发出的光由玻璃砖的圆心O水平入射，穿过玻璃砖后照射在手机的感光范围，
打开手机的光传感器软件;
(3)沿竖直方向缓慢向下移动激光源，手机记录的光强数据如图乙所示。当光从P点进入玻璃砖时，对应图
乙中的数据点B，表明此时光在玻璃砖内恰好发生 ;
(4)测量OP的长度d，为得到该玻璃砖的折射率还需要测量的物理量是 ;
A.光源到玻璃砖的距离x
B.玻璃砖的半径R
C.图乙中A点到B点的时间t
(5)该玻璃砖折射率的表达式为n= (用所测量物理量的字母符号表示)。
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