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第64 讲 测量玻璃的折射率
目录
复习目标
网络构建
考点一 教材原型实验
【夯基·必备基础知识梳理】
知识点 实验目的、器材、原理、步骤、注意事项、误差分析
【提升·必考题型归纳】
考向1 实验原理与操作
考向2 数据处理与误差分析
考点二 创新实验方案
【夯基·必备基础知识梳理】
知识点 实验方案的改进
【提升·必考题型归纳】
考向1 实验器材的创新
考向2 实验数据处理的创新
真题感悟
1、理解和掌握测量玻璃的折射率实验原理，并会做出必要的误差分析。
2、能够在原型实验基础上，通过对实验的改进或者创新，做出同类探究。
1
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考点要求
考题统计
考情分析
测量玻璃的折射率
2023 年广东卷第11 题
2023 年海南卷第14 题
各地高考对测量玻璃的折射率这个实
验的考查近几年频度不是太高，考查
多在原型实验的所用原理的基础之
上，通过创新实验的方式予以考查。
考点一 教材原型实验
知识点 实验目的、器材、原理、步骤、注意事项、误差分析
1.实验目的、器材、原理
实验
测量玻璃的折射率，掌握光线发生
实验原理
测量玻璃的折射率
教材原型实验
1. 实验原理与操作
2. 数据处理与误差分析
创新实验方案
1. 实验器材的创新
2. 实验数据处理的创新
2
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目的
折射时入射角和折射角的确定方
法。
如图所示，当光线AO 以一定的入射角θ1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O′B，从而得出折射光线OO′和折射角θ2，再根据n＝
或n＝
算出玻璃的折射率。
计
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。
2．数据处理
(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sin θ1和sin θ2。算出不同入射角
时的，并取平均值。
(2)图像法：改变不同的入射角θ1，测出不同的折射角θ2，作sinθ1-sinθ2的图像，由n＝可知图像应是过
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′，分别交NN′于点H、H′，如图所示，sin
θ1＝，sin θ2＝，OE＝OE′＝R，则n＝＝。只要用刻度尺量出EH、E′H′的长度就可以求出n。
3．注意事项
(1)玻璃砖要用厚度较大的。
(2)入射角不宜过大或过小，一般控制在30°到60°之间。
(3)大头针要竖直插在白纸上，且距离应适当大一些。
(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。
4．误差分析
(1)入射光线、出射光线的确定造成误差，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，故入射角应适当大些，以减小测量的相对误差。
考向1 实验原理与操作
1．在“测玻璃的折射率”实验中：
3
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（1）如图，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
A．确定P3位置的方法是透过玻璃砖观察，使P3挡住P1、P2
B．确定P3位置的方法是透过玻璃砖观察，使P3挡住P1、P2的像
（2）如图1 所示，若该同学在确定P4位置时，被旁边同学碰了一下，不小心把P4位置画得偏左了一些，
则测出来的折射率 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
（3）若该同学重新正确确定P4位置，并确认其他的操作步骤也都正确后，根据测得的入射角和折射角的
正弦值画出图线，如图2 所示，从图线可求得玻璃砖的折射率是 。
（4）如图3 所示，该同学选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光路图，以入射点
为圆心作圆，与
入射光线、折射光线的延长线分别交于
、
点，再过
、
点作法线
的垂线，垂足分别为
、
点，
则玻璃的折射率
（用图中线段的字母表示）；进一步测得所需数据分别为
和
，则该玻璃砖的折射率数值为 。
2．某同学利用“插针法”测量玻璃的折射率，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．
、
及
、
之间的距离取得小些，可以提高精确度
C．
、
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
（用图中的
、
表示）
（3）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 （填“大”或
“小”）的玻璃砖来测量
（4）若该同学用他测得的多组入射角i 与折射角r，作出
的图像如图乙所示，下列判断错误的是
A．他做实验时，研究的是光线从空气射入玻璃砖的折射现象
B．玻璃砖的折射率为0.67
C．玻璃砖的折射率为1.5
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考向2 数据处理与误差分析
3．在用插针法测玻璃砖折射率的实验中，某同学在完成了光路图以后，以入射点O 为圆心，适当长度为
半径画圆，分别交入射光线P1P2于A 点，交入射点O 与出射点O'连线的延长线于C 点。过A 点、C 点作法
线NN'的垂线AB、CD，垂足为B 点、D 点，如图所示。
（1）如果实验室有几块宽度（指aa'、bb'之间的距离）大小不同的矩形玻璃砖可供选择，为了减少误差，
应选用宽度 （填“大”或“小”）的玻璃砖来完成实验。
（2）用刻度尺量得AB=8.50cm，CD=5.00cm，由此可得出玻璃的折射率n= 。（结果保留2 位有效
数字）
（3）如果实验中该同学在纸上画出的界面aa'、bb'与玻璃砖位置的关系如上图所示，则该甲同学测得的折
射率与真实值相比将 （填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
4．在“测玻璃的折射率”实验中：
（1）如图1，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 。
A．若不小心用手触摸了光学表面，不会影响测量
B．为减少测量误差，
的连线与法线
的夹角应尽量小些
C．为了减小作图误差，
和
的距离应适当取大些
D．
界面一定要与
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 （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2 所示，
从图像可知玻璃砖的折射率等于 。
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（4）如图3 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
面到图中虚
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 （填“偏大”“偏小”或
“不变”）。
考点二 创新实验方案
知识点1 实验器材创新
知识点2 实验数据处理创新
考向1 实验器材创新
1．小明用“插针法”测玻璃砖的折射率。他先在白纸上画出一条直线，并让待测玻璃砖的左界面AB 与直
线重合放置，再进行插针观察，如图所示。三角形ABC 是其横截面的边界线，而P1、P2、P3、P4为该同学
在某次实验时先后插入的4 枚大头针。
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（1）请在图中完成该实验的光路图 ；
（2）用θ1和θ2表示AB 界面的入射角和折射角，则该玻璃砖的折射率n= ；
（3）若所画的AC 比实际界面向外平移了一些，则测得的折射率将 （选填“偏小”、“不变”或
“偏大）。
2．某学习小组用“插针法”测定透明半圆柱玻璃砖的折射率，三次实验插针后的结果分别如图甲、乙、
丙所示，三次实验中均保持
、
的连线与玻璃砖的平面垂直。
（1）三次实验中肯定把针插错了的是 （选填“甲”“乙”“丙”）；
（2）三次实验中可以比较准确地测出折射率的是 （选填“甲”“乙”“丙”）；
（3）某同学提出了一种不用大头针就可以测量半圆柱玻璃砖折射率的方法，他的主要操作步骤如下：
①在白纸上画两条相互垂直的线段ab 和cd，交点标记为O；
②将玻璃砖的圆心与O 点重合，玻璃砖的直径与ab 重合，如图丁（1）；
③以圆心O 为轴，缓慢逆时针转动玻璃砖，同时调整从玻璃砖下方观察的视线方向使cd 在视野中总是直
线，直到恰好看不到cd 的像，然后沿半圆柱玻璃砖直径画一条线段ef；
④在ef 上取距离O 点较远的一点M，测出M 点到ab 的垂直距离为
，到O 的距离为
，如图
丁（2）所示。
由以上数据可得，该玻璃砖的折射率为 。（结果保留三位有效数字）
考向2 实验数据处理创新
3．如图所示，一个学生用广口瓶和刻度尺测定水的折射率，填写下述实验步骤中的空白。
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（1）用游标卡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 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'恰也A 点的像相重合；
（5）若水面恰与直尺的C 点相平，读出 和 的长度；
（6）由题中所给条件，可以计算水的折射率为 。
4．某同学为测量玻璃砖的折射率，准备了下列器材：激光笔、直尺、刻度尺、一面镀有反射膜的平行玻
璃砖。如图所示，直尺与玻璃砖平行放置，激光笔发出的一束激光从直尺上的O 点射向玻璃砖表面，在直
尺上观察到A、B 两个光点，读出OA 间的距离为20.00cm，AB 间的距离为6.00cm，测得图中直尺到玻璃
砖上表面距离d1＝10.00cm，玻璃砖厚度d2＝4.00cm。
（1）请在图中作出到达B 点光线的光路图 ；
（2）玻璃的折射率n＝ （结果保留2 位有效数字）。
（2023 年广东卷高考真题）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
点水平入射，到达
面上的
点后反射到
点射出．用大头针
在白纸上标记
点、
点和激光笔出光孔
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
连线的延长线与
面的边界交于
点，
如图（a）所示
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③用刻度尺测量
和
的长度
和
．
的示数如图（b）所示，
为
。测得
为
（3）利用所测量的物理量，写出玻璃砖折射率的表达式
；由测得的数据可得折射率
为
（结果保留3 位有效数字）
（4）相对误差的计算式为
。为了减小
测量的相对误差，实验中激光在
点入射时应尽量使入射角 。
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