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实验步骤实验器材误差分析注意事项实验目的实验原理基础再现·深度思考实验十四【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＝sinθ1sinθ2可以计算出玻璃的折射率．图1基础再现·深度思考实验十四【实验器材】木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、三角板、铅笔．基础再现·深度思考实验十四【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P1、P2两根大头针．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′.基础再现·深度思考实验十四科目一考试年科目一模拟考试题科目二考试年科目二考试技巧、考试内容、考试视频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P1的像被P2的像挡住，然后在眼睛这一侧插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，再插上P4，使P4挡住P3和P1、P2的像．6．移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P3、P4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sinθ1和sinθ2.8．改变入射角，重复实验，算出不同入射角时的sinθ1sinθ2，并取平均值．基础再现·深度思考实验十四【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．基础再现·深度思考实验十四【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．3．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．基础再现·深度思考实验十四基础再现·深度思考实验十四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.课堂探究·突破考点例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(P1、P2、P3、P4)、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P1、P2.用P1、P2的连线表示入射光线．图2课堂探究·突破考点实验十四(1)为了测量折射率，应如何正确使用大头针P3、P4？试在题图中标出P3、P4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＝________.解析(1)在bb′一侧观察P1、P2(经bb′折射、aa′反射，再经bb′折射)的像，在适当的位置插上P3，使得P3与P1、P2的像在一条直线上，即让P3挡住P1、P2的像；再插上P4，让它挡住P3和P2、P1的像，P3、P4的位置如图所示．课堂探究·突破考点实验十四(2)①过P1、P2作直线与bb′交于O点；②过P3、P4作直线与bb′交于O′点；③利用刻度尺找到OO′的中点M；④过O点作bb′的垂线CD，过M点作bb′的垂线与aa′相交于N，如图所示，连接ON；⑤则∠P1OD＝θ1，∠CON＝θ2.(3)由折射率的定义可得n＝sinθ1sinθ2.答案(1)、(2)见解析(3)sinθ1sinθ2课堂探究·突破考点实验十四例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l1，AD的长度为l2，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l3，则长方体介质的折射率可表示为n＝__________；图3课堂探究·突破考点实验十四(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“＝”)．解析(1)若遮光板恰使AD面上无光线射出，则折射光路如图所示，由折射定律得折射率为n＝sinθ1sinr1＝sinθ1l3l32＋l22＝l32＋l22sinθ1l3.课堂探究·突破考点实验十四(2)当入射角为θ2时，折射光线在AD面上恰发生全反射，故此时折射角的正弦值为sinr＝cos(arcsin1n)＝n2－1n，又sinθ2sinr＝n，联立解得n＝1＋sin2θ2.(3)在(1)问中若将遮光板撤掉，将有光从AD面射出；若使光在AD面发生全反射，需减小光的入射角，故有θ1θ2.答案(1)l22＋l32sinθ1l3(2)1＋sin2θ2(3)课堂探究·突破考点实验十四创新实验示例例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P1、P2，并保持P1、P2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的像，并在圆周上插上大头针P3，使P3正好挡住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，就可直接读出液体折射率的值，则：课堂探究·突破考点实验十四(1)若∠AOF＝30°，OP3与OC的夹角为30°，则P3处所对应的折射率的值为________．(2)图中P3、P4两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_______________________________________________________．图4课堂探究·突破考点实验十四答案(1)3(2)P4对应的折射率的值大(3)1解析(1)根据折射定律n＝sinθ1sinθ2，题中θ1＝60°，θ2＝∠AOF＝30°，所以n＝sin60°sin30°＝3.(2)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.课堂探究·突破考点实验十四随堂训练·能力达标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B随堂训练·能力达标实验十四2．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．无法确定图5随堂训练·能力达标实验十四解析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．答案C随堂训练·能力达标实验十四3．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′为界面画光路图，则图6随堂训练·能力达标实验十四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________．解析甲同学测量的光路图如图甲所示，真实值n＝sinisinr，测量值n′＝sinisinr′，因r′r，故nn′，所以甲同学测得的折射率与真实值相比偏小；乙同学测量的光路图如图乙所示，测量值n＝sinisinr，与真实值相等．随堂训练·能力达标实验十四丙同学的测量可能出现三种可能，光路图如图丙所示，当出射点为c时，测量值与真实值相同，当出射点在c左侧时，测量值小于真实值，当出射点在c点右侧时，测量值大于真实值，故丙同学测得的折射率与真实值相比可能偏大，可能偏小，也可能不变．丙答案偏小不变可能偏大，可能偏小，也可能不变随堂训练·能力达标实验十四4．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7随堂训练·能力达标实验十四(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________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)．答案(1)l1和l3l1l3(2)偏大`随堂训练·能力达标实验十四5．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＝________.图8随堂训练·能力达标实验十四解析(1)光路图如图所示，画出通过P1、P2的入射光线，交AC面于O，画出通过P3、P4的出射光线交AB面于O′，连接OO′，则光线OO′就是入射光线P1P2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＝sinθ1sinθ2(或因为sinθ1＝EFOE，sinθ2＝GHOG，则n＝EF/OEGH/OG＝EF·OGOE·GH)．答案见解析随堂训练·能力达标实验十四(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”)．随堂训练·能力达标实验十四