幻灯片 1一、实验目的
(1)测定玻璃的折射率。
(2)学会用插针法确定光路。
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幻灯片 2图实－14－1
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幻灯片 3三、实验器材
玻璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器(或圆规)、三角板、铅笔。
四、实验步骤
(1)如图实－14－2所示，把白纸铺在木板上。
图实－14－2
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幻灯片 4(2)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′，并画一条线段AO作为入射光线。
(3)把长方形玻璃砖放在白纸上，并使其长边与aa′重合，再用直尺画出玻璃砖的另一边bb′。
(4)在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2。
(5)从玻璃砖bb′一侧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。再在bb′一侧插上两枚大头针P3、P4，使P3能挡住P1、P2的像，P4能挡住P3本身及P1、P2的像。
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幻灯片 5(6)移去玻璃砖，在拔掉P1、P2、P3、P4的同时分别记下它们的位置，过P3、P4作直线O′B交bb′于O′。连接O、O′，OO′就是玻璃砖内折射光线的方向。∠AON为入射角，∠O′ON′ 为折射角。
(7)改变入射角，重复实验。
五、数据处理
1．计算法
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幻灯片 6图实－14－3
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幻灯片 7图实－14－4
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幻灯片 8六、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、P3与O′之间距离要稍大一些。
(2)入射角θ1不宜太大(接近90°)，也不宜太小(接近0°)。太大：反射光较强，出射光较弱；太小：入射角、折射角测量的相对误差较大。
(3)操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁光学面，更不能把玻璃砖界面当尺子画界线。
(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5 cm以上，若宽度太小，则测量误差较大。
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幻灯片 9七、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，故入射角应适当大些，以减小测量的相对误差。
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幻灯片 10实验原理与操作
[例1] (2012·江苏高考)“测定玻璃的折射率”实验中，在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针A、B，在另一侧再竖直插两个大头针C、D。在插入第四个大头针D时，要使它________。如图实－14－5是在白纸上留下的实验痕迹，
其中直线a、a′是描在纸上的玻璃砖的两个
边。根据该图可算得玻璃的折射率n＝
________。(计算结果保留两位有效数字)
图实－14－5
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幻灯片 11图实－14－6
[答案] 挡住C及AB的像 1.8(1.6～1.9)
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幻灯片 12[题组演练]
1．如图实－14－7所示，用插针法测定玻璃的折射率的
实验中，以下各说法中正确的是( )
①P1、P2及P3、P4之间的距离适当大些，
可以提高准确度
②P1、P2及P3、P4之间的距离取得小些，
可以提高准确度
③入射角θ1适当大些，可以提高准确度
④入射角太大，入射光线会在玻璃砖的内表面发生全反射，使实验无法进行
⑤P1、P2的间距和入射角的大小均与实验的准确度无关
图实－14－7
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幻灯片 13A．①③ B．②④
C．③⑤ D．①④
解析：因为实验中的入射光线和折射光线都是隔着玻璃砖观察在一直线上的大头针确定的，相互间的距离太小，容易出现偏差，①正确②错误。入射角适当大些，相应的折射角也增大，折射现象较明显，容易测量些，③正确⑤错误。由于光通过玻璃砖时，各相关角度互相制约着，其出射角恒等于入射角，而对于入射的界面，光线是从光疏介质射入光密介质，折射角必小于入射角，当入射角趋于最大值90°时，折射角也趋于最大值θ2max，而对于出射的界面，在玻璃砖内的折射光线的入射角最大值也只能为θ2max，根据光路可逆原理，出射角最大值也趋于90°，即始终能透过玻璃砖看到入射光线，④错。
答案：A
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幻灯片 142．(2012·浙江高考)在“测定玻璃的折射率”实验中，某同
学经正确操作插好了4枚大头针，如图实－14－8甲所示。
图实－14－8
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幻灯片 15(1)在下图中画出完整的光路图；
图实－14－9
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幻灯片 16(2)对你画出的光路图进行测量和计算，求得该玻璃砖的折射率n＝________(保留3位有效数字)；
(3)为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象，某同学做了两次实验，经正确操作插好了8枚大头针，如图乙所示。图中P1和P2是同一入射光线上的两枚大头针，其对应出射光线上的两枚大头针是P3和________(填“A”或“B”)。
解析：(1)连接两大头针1、2，延长线
与梯形玻璃砖上表面交于O，再连接两大头
针3、4，延长线与梯形玻璃砖下表面交于
O′，再连接OO′，标上箭头以示光线传
播方向。
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幻灯片 17----
幻灯片 18(3)光斜射入两底面平行的玻璃砖一个表面，折射光线会从另一个表面平行原入射光线射出玻璃砖。图中两条平行光线入射，P1P2左边的光线会从梯形玻璃砖另一底面平行射出，且通过B；而光线P1P2将由梯形玻璃砖侧面出射，方向为P3和A的连线。
答案：(1)见解析图 (2)1.51 (3)A
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幻灯片 193.某校开展研究性学习，某研究小组根
据光学知识，设计了一个测液体折
射率的仪器。如图实－14－10所示，
在一个圆盘上，过其圆心O作两条
相互垂直的直径BC、EF。在半径
OA上，垂直盘面插上两枚大头针P1、P2并保持位置不变。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P1、P2，在圆周EC部分插上P3，使P3挡住P1、P2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P3所插的位置，就可以直接读出液体折射率的值。
图实－14－10
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幻灯片 20(1)若∠AOF＝30°，OP3与OC之间的夹角为30°，则P3处刻的折射率的值为________。
(2)图中P3、P4两处，对应折射率大的是________。
(3)做AO的延长线交圆周于K，K处对应的折射率为_____。
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幻灯片 21(2)在折射角相同的情况下，图中P4对应的入射角大于P3所对应的入射角，所以P4对应的折射率大。
(3)因A、O、K在一条直线上，入射角等于折射角，所以K处对应的折射率应为1。
答案：(1)1.73 (2)P4 (3)1
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幻灯片 22数据处理与误差分析
[例2] 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实－14－11所示。
(1)此玻璃的折射率计算式为n＝________(用图中的θ1、θ2表示)；
(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。
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幻灯片 23图实－14－11
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幻灯片 24 (2)玻璃砖的宽度越大，出射光线的侧移量越大，玻璃砖中折射光线的误差越小，所以应选用宽度大的玻璃砖来测量。
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幻灯片 25[题组演练]
4． (2013·四川模拟)在做测定玻璃折射率n的实验时：
(1)甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面ab和cd时不慎碰了玻璃砖使它向ab方向平移了一些，如图实－14－12甲所示，其后的操作都正确。但画光路图时，将折射点确定在ab和cd上，则测出的n值将________。
图实－14－12
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幻灯片 26(2)乙同学为了避免笔尖接触玻璃面，画出的a′b′和c′d′都比实际界面向外侧平移了一些，如图实－14－12乙所示，以后的操作均正确，画光路图时将入射点和折射点都确定在a′b′和c′d′上，则所测出的n值将________。
(3)丙同学在操作和作图时均无失误，但所用玻璃砖的两个界面明显不平行。这时测出的n值将________。
解析：(1)由图甲可以看出折射角不变，入射角相同，故测得的折射率将不变。
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幻灯片 27(3)同样可根据入射光线和出射光线确定玻璃砖内折射光线，从而确定入射角和折射角，只要第二个界面不发生全反射即可，不过入射光线和出射光线不平行，如图丙所示。
答案：(1)不变 (2)偏小 (3)不受影响
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幻灯片 285．(2012·重庆高考)如图实－14－13甲所示为光学实验用
的长方体玻璃砖，它的________面不能用手直接接触。在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔a、b、c的位置相同，且插在c位置的针正好挡住插在a、b位置的针的像，但最后一个针孔的位置不同，分别为d、e两点，如图乙所示。计算折射率时，用________(填“d”或“e”)点得到的值较小，用________(填“d”或“e”)点得到的值误差较小。
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幻灯片 29图实－14－13
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幻灯片 30答案：光学 d e
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幻灯片 316．如图实－14－14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大头针
P1、P2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P3，使P3挡住P1、P2的像，连接OP3，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。
图实－14－14
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幻灯片 32(1)设AB的长度为l1，AO的长度为l2，CD的长度为l3，DO的长度为l4，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P3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________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
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幻灯片 33----
幻灯片 347.(2011·天津高考)某同学用大头针、三角板、
量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率。
开始玻璃砖的位置如图实－14－15中实线
所示，使大头针 P1、P2与圆心 O 在同一直线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心 O 缓慢转动，同时在玻璃砖的直径边一侧观察 P1、P2 的像，且 P2 的像挡住 P1 的像。如此观察，当玻璃砖转到图中虚线位置时，上述现象恰好消失。此时只需测量出________，即可计算出玻璃砖的折射率。请用你的测量量表示出折射率 n ＝________。
图实－14－15
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幻灯片 35----
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