資源簡介

2　實驗：測定玻璃的折射率
1～2題每題10分，3～4題每題12分，5題16分，共60分
1．(10分)(2023·四川省蒼溪縣高二期中)如圖甲，用插針法測定玻璃磚折射率的實驗中。
(1)(2分)如果有幾塊寬度大小不同的平行玻璃磚可供選擇，為了減小誤差，應選用寬度________(填“大”或“小”)的玻璃磚來測量；
(2)(2分)在該實驗中，光線是由空氣射入玻璃磚，根據測得的入射角和折射角的正弦值畫出的圖線如圖乙所示，從圖線可知玻璃磚的折射率是________；
(3)(6分)該實驗小組選取了操作正確的實驗記錄，在白紙上畫出光線的徑跡，以入射點O為圓心作圓，與入射光線P1O、折射光線OO′的延長線分別交于A、B點，再過A、B點作法線NN′的垂線，垂足分別為C、D點，如圖丙所示，則玻璃的折射率n＝________(用圖中線段的字母表示)；進一步測得所需數據分別為1.68 cm和1.12 cm，則該玻璃磚的折射率數值為________。
2．(10分)(2023·綿陽市高二期中)某研究小組根據光學知識，設計了一個測液體折射率的儀器。如圖所示，在一個圓盤上，過其圓心O作兩條相互垂直的直徑BC、EF。在半徑OA上，垂直盤面插上兩枚大頭針P1、P2并保持位置不變。每次測量時讓圓盤的下半部分豎直進入液體中，而且總使得液面與直徑BC重合，EF作為界面的法線，而后在圖中右上方區域觀察P1、P2，在圓周EC部分插上P3，使P3擋住P1、P2的像。同學們通過計算，在圓周EC部分刻好了折射率的值，這樣只要根據P3所插的位置，就可以直接讀出液體折射率的值。
(1)(4分)若∠AOF＝30°，OP3與OC之間的夾角為30°，則P3處刻的折射率的值為________；光在該液體中速度為________(真空中光速為c)；
(2)(3分)圖中P3、P4兩處，對應折射率較大的是________；
(3)(3分)作AO的延長線交圓周于K，K處所對應的折射率值應為________。
3．(12分)(2023·重慶渝中高二期末)如圖所示，在用插針法測量玻璃折射率的實驗中，兩位同學先把方格紙固定在木板上。在方格上畫出一條直線aa′作為界面(線)，過aa′上的一點O畫出界面的法線NN′，并畫一條線段AO作為入射光線。再把玻璃磚放到方格紙上，使其上邊界與aa′重合，畫出玻璃磚的下界面bb′的位置。在直線AO上插兩枚大頭針P1和P2，再在玻璃磚的另一側插上大頭針P3和P4。確定光路后利用折射定律計算折射率。
(1)(3分)關于本實驗，下列說法正確的是________；
A．實驗時入射角越大越好
B．插大頭針時使P1和P2、P3和P4的間距稍大一些，可以減小誤差
C．插大頭針時，大頭針應垂直紙面插放
D．該實驗只能測量兩面平行的玻璃磚的折射率
(2)(3分)利用上述方格紙上的實驗記錄，計算此玻璃磚的折射率為________(答案可以用分數或根號表示)；
(3)(3分)某同學在畫好玻璃磚的上下邊界之后，插針之前，不小心碰到了玻璃磚，使其向上平移了一小段距離，該同學并沒有發現，則該同學測出的折射率與真實值相比________(填“偏大”“偏小”或“不變”)；
(4)(3分)以往，已知材料的折射率都為正值(n>0)。現已有針對某些電磁波設計制作的人工材料，其折射率可以為負值(n<0)，稱為負折射率材料。位于空氣中的這類材料，入射角i對折射角r依然滿足＝n，但是折射線與入射線位于法線的同一側(此時折射角取負值)。若該材料對于電磁波的折射率n＝－1，正確反映電磁波穿過該材料的傳播路徑的示意圖是________。
4．(12分)小顯和小濤同學用插針法測量玻璃棱鏡的折射率。
(1)(8分)小顯同學按實驗步驟，先在紙上插下兩枚大頭針P1、P2，然后在玻璃棱鏡的另一側插下另外兩枚大頭針，如圖甲所示。則插針一定錯誤的是________(填“P3、P4”或“P5、P6”)。在圖甲中按實驗要求完成光路圖，并標出相應的符號，所測出的玻璃棱鏡的折射率n＝________(用標出的符號表示)。
(2)(4分)小濤同學突發奇想，用兩塊相同的玻璃直角三棱鏡ABC來做實驗，兩者的AC面是平行放置的，如圖乙所示。P1、P2的連線垂直于AB面，若操作正確的話，則在圖乙中右邊的插針應該是________(選填“P3、P4”“P3、P6”“P5、P4”或“P5、P6”)。
5．(16分)如圖所示，一個學生用廣口瓶和刻度尺測定水的折射率，填寫下述實驗步驟中的空白。
(1)用游標卡尺測出廣口瓶瓶口內徑d；
(2)在瓶內裝滿水；
(3)(4分)將刻度尺沿瓶口邊緣________插入水中；
(4)沿廣口瓶邊緣向水中刻度尺正面看去，若恰能看到刻度尺的0刻度(即圖中A點)，同時看到水面上B點刻度的像B′恰與A點的像相重合；
(5)(8分)若水面恰與刻度尺的C點相平，讀出________和________的長度；
(6)(4分)由題中所給條件，可以估算水的折射率為________。
2　實驗：測定玻璃的折射率
1．(1)大　(2)1.5　(3)　1.5
解析　(1)如果有幾塊寬度不同的平行玻璃磚可供選擇，因為寬度越大，出射光線的側位移越大，折射角的測量越準確，故為了減小誤差應選用寬度大的玻璃磚來測量。
(2)根據折射率定義式有n＝，代入數據可得玻璃磚的折射率為n＝＝1.5
(3)設圓的半徑為r，入射角為α，則有sin α＝，折射角為β，則有sin β＝，玻璃的折射率則為n＝＝，當測得所需數據分別為1.68 cm和1.12 cm，則該玻璃磚的折射率數值為n＝＝＝1.5。
2．(1)　　c　(2)P4　(3)1
解析　(1)若∠AOF＝30°，OP3與OC之間的夾角為30°，可知在空氣中的折射角為60°，根據折射定律得n＝＝；由n＝，可知光在該液體中速度為v＝＝c；
(2)由題意知，光線在液體中的入射角r不變，根據折射定律n＝，在空氣中的折射角i越大，折射率越大，可知P4處對應的折射率大；
(3)作AO的延長線交圓周于K，這種情況下入射角與折射角相等，則知K處所對應的折射率的值是1。
3．(1)BC　(2)　(3)不變　(4)B
解析　(1)實驗時入射角應適當大些可以減小誤差，但不是越大越好，故A錯誤；為了減小誤差，插大頭針時應使P1和P2、P3和P4的間距大一些，故B正確；為了便于觀察，插大頭針時，大頭針應垂直紙面插放，故C正確；該實驗原理不僅能測量兩面平行的玻璃磚的折射率，也可以測兩面不平行的，故D錯誤。
(2)光路圖如圖所示，在光路圖中利用方格構造三角形，由圖得sin θ1＝，sin θ2＝，根據折射定律，有n＝＝
(3)如圖所示，實線表示將玻璃磚向上平移后實際的光路圖，而虛線是未將玻璃向上平移時作圖時所采用的光路圖，通過比較發現，入射角和折射角沒有變化，則由折射定律n＝得知，測得的折射率將不變。
(4)根據題意折射角為負值時折射線與入射線位于法線的同一側，而n＝－1，折射角與入射角大小相等，故選B。
4．(1)P5、P6　見解析圖　
(2)P5、P6
解析　(1)光線經三棱鏡折射后出射光線應該偏向底邊，故插針一定錯誤的是P5、P6，光路圖如圖。
根據光的折射定律有：n＝。
(2)根據光路圖可知，過P1、P2的光線經玻璃直角三棱鏡的AC面后向下偏，然后射入右側玻璃直角三棱鏡后平行射出，則題圖乙中右邊的插針應該是P5、P6。
5．(3)豎直　(5)AC　BC
(6)
解析　(3)將刻度尺沿瓶口邊緣豎直插入水中。
(5)若水面恰與刻度尺C點相平，讀出AC和BC的長度。
(6)設從A點發出的光線射到水面時入射角為i，折射角為r，根據數學知識得知
sin i＝，sin r＝，根據對稱性有B′C＝BC，則折射率為
n＝＝。2　實驗：測定玻璃的折射率
[學習目標]　1.知道測定玻璃折射率的原理、方法和步驟(重點)。2.通過實驗操作，掌握用插針法測定玻璃的折射率的實驗過程和方法。3.會用計算法、圖像法和單位圓法處理實驗數據，能分析實驗誤差產生的原因。
一、實驗原理
用“插針法”確定光路，找出入射光線及相應的出射光線，畫出玻璃磚中對應的折射光線，用量角器分別測出入射角i和折射角r，根據折射定律________________便可求出玻璃的折射率。
二、實驗器材
玻璃磚、白紙、木板、____________、圖釘、____________、直尺、鉛筆。
三、操作步驟
1. 如圖所示，先在白紙上畫一條直線EE′，代表兩種介質的分界面；再畫出一直線段AB代表入射光線；然后畫出分界面上B點處的法線NN′。
2．把矩形玻璃磚放在白紙上，使它的一條長邊與EE′對齊，用直尺輕靠在玻璃磚的另一長邊，按住直尺不動，將玻璃磚取下，畫出直線FF′代表玻璃磚的另一邊。
3．在直線AB上豎直地插上兩枚大頭針G1、G2，放回玻璃磚，然后透過玻璃磚觀察大頭針G1、G2的像，調整視線方向，直到G1的像被G2的像擋住。
4．再在觀察的這一側先后豎直地插上兩枚大頭針G3、G4，用G3擋住G1、G2的像，再用G4擋住G3以及G1、G2的像。
5．移去大頭針和玻璃磚，過G3、G4的插點畫直線CD，與FF′相交于C點，直線CD就表示沿直線AB入射的光線透過玻璃磚后的出射光線。連接BC，BC就是折射光線在玻璃磚內的路徑。
6．用量角器量出入射角i和相應的折射角r。改變入射角i的數值，多次重復實驗，例如入射角i分別取15°、30°、45°、60°、75°等。
四、數據處理
1．計算法：通過測量入射角和折射角，查數學用表，得出入射角和折射角的正弦值，再代入n＝中求多次不同入射角時n的值，然后取其平均值，即為玻璃磚的折射率。
2. 圖像法：求出多組對應的入射角與折射角的正弦值，作出sin i－sin r圖像，由n＝可知，圖像應為直線，如圖所示，其斜率為折射率。
3．單位圓法：在不使用量角器的情況下，可以用單位圓法。
(1)以入射點O為圓心，以一定長度R為半徑畫圓，交入射光線OA于G點，交折射光線OO′于G′點，過G作NN′的垂線GH，過G′作NN′的垂線G′H′，如圖所示。
(2)由圖中關系sin i＝，sin r＝，OG＝OG′＝R
則n＝＝，只要用刻度尺測出GH、G′H′的長度就可以求出n。
五、注意事項
1．玻璃磚應選用寬度較大的，宜在5 cm以上。
2．在實驗過程中，玻璃磚與白紙的相對位置不能改變。
3．手不能觸摸玻璃磚的光潔面，更不能把玻璃磚界面當尺子畫界線。
4．盡可能將大頭針豎直插在紙上，且大頭針之間及大頭針與光線轉折點之間的距離要稍大一些。
5．入射角i應適當大一些，以減小測量角度的誤差，但入射角不宜太大。
例1　如圖(a)所示，甲同學在“測量玻璃的折射率”的實驗中，先將白紙平鋪在木板上并用圖釘固定，玻璃磚平放在白紙上，然后在白紙上確定玻璃磚的界面aa′和bb′。O為直線AO與aa′的交點。在直線OA上豎直地插上P1、P2兩枚大頭針。
(1)甲同學接下來要完成的必要步驟有________。
A．插上大頭針P3，使P3僅擋住P2的像
B．插上大頭針P3，使P3擋住P1和P2的像
C．插上大頭針P4，使P4僅擋住P3
D．插上大頭針P4，使P4擋住P3和P1、P2的像
(2)過P3、P4作直線交bb′于O′，過O′作垂直于bb′的直線NN′，連接OO′。測量圖中角α和β的大小，則玻璃磚的折射率n＝________。
(3)如圖(b)所示，甲同學在實驗中將玻璃磚界面aa′和bb′的間距畫得過寬但仍平行。若其他操作正確，則折射率的測量值________(選填“大于”“小于”或“等于”)準確值。
(4)甲同學準確畫好玻璃磚界面aa′和bb′后，實驗過程中不慎將玻璃磚向下平移了一些。如圖(c)所示，若其他操作正確，則折射率的測量值________(選填“大于”“小于”或“等于”)準確值。
(5)乙同學采用的是梯形玻璃磚，在白紙上畫出的界面aa′、bb′與玻璃磚的位置如圖(d)所示，實驗過程和操作均正確，則折射率的測量值____________(選填“大于”“小于”或“等于”)準確值。
例2　做測量玻璃折射率實驗時，同學們被分成若干實驗小組，以下是其中兩個實驗小組的實驗情況：
(1)甲組同學在實驗時，用他們測得的多組入射角i與折射角r作出sin i－sin r圖像如圖甲所示，則下列說法正確的是________。
A．光線是從空氣射入玻璃的
B．光線是從玻璃射入空氣的
C．該玻璃的折射率約為0.67
D．該玻璃的折射率約為1.5
(2)乙組同學先畫出圖乙所示的坐標系，再在y<0區域放入某介質(以x軸為界面)，并通過實驗分別標記了折射光線、入射光線、反射光線通過的一個點，它們的坐標分別為A(8 cm，3 cm)、B(1 cm，－4 cm)、C(7 cm，－4 cm)，則：
①入射點O′(圖中未標出)的坐標為________；
②通過圖乙中數據可以求得該介質的折射率n＝________。
例3　(2024·達州市高二期末)某小組做測定玻璃的折射率實驗，所用器材有：玻璃磚，大頭針，刻度尺，圓規，筆，白紙。
(1)下列哪些措施能夠提高實驗準確程度的是________。
A．選用兩光學表面間距小的玻璃磚
B．選用兩光學表面平行的玻璃磚
C．插在玻璃磚同側的兩枚大頭針間的距離適當大些
D．選用粗的大頭針完成實驗
(2)該小組用同一套器材完成了四次實驗，記錄的玻璃磚界線和四個大頭針扎下的孔洞如圖所示，其中操作正確的實驗記錄是________。
(3)該小組選取了操作正確的實驗記錄，在白紙上畫出光線的徑跡，以入射點O為圓心作圓，與入射光線、折射光線分別交于A、B點，再過A、B點作法線NN′的垂線，垂足分別為C、D點，如圖所示，則玻璃的折射率n＝________。(用圖中線段的字母表示)
答案精析
一、
n＝
二、
大頭針　量角器
例1　(1)BD　(2)　(3)小于
(4)等于
(5)等于
解析　(1)該同學接下來要完成的必要步驟有：確定大頭針P3的位置，方法是插上大頭針P3，使P3擋住P1、P2的像；確定大頭針P4的位置，方法是插上大頭針P4，使大頭針P4擋住P3和P1、P2的像。故該同學接下來要完成的必要步驟有B、D。
(2)根據折射定律得：玻璃磚的折射率為n＝。
(3)將玻璃磚界面aa′和bb′的間距畫得過寬但仍平行，而其他操作正確，導致α角偏大，由于n＝，故折射率的測量值將偏小。
(4)如圖所示，實線表示將玻璃磚向下平移后實際的光路圖，而虛線是作圖時所采用的光路圖，通過比較發現，入射角和折射角沒有變化，則由折射定律知，折射率的測量值等于準確值。
(5)只要操作正確，測量的結果與玻璃磚的形狀無關，所以乙同學測得的折射率等于準確值。
例2　(1)AD　(2)①(4 cm,0)　②
解析　(1)因為入射角大于折射角，所以光線由空氣射入玻璃，A正確，B錯誤；根據折射定律得n＝＝≈1.5，C錯誤，D正確。
(2)①入射光線與反射光線關于法線對稱，入射光線與折射光線在法線兩側，則可知B點在入射光線上，C點在反射光線上，入射點坐標為(4 cm,0)。
②入射角的正弦值為sin i′＝＝，折射角的正弦值為sin r′＝，根據折射定律得n＝＝。
例3　(1)C　(2)D　(3)
解析　(1)采用插針法測定光的折射率的時候，應選定光學表面間距大一些的玻璃磚，這樣光路圖會更加清晰，減小誤差，同時兩枚大頭針的距離適當大一些，可以使角度測量的誤差更小，故A錯誤，C正確；光學表面是否平行不影響該實驗的準確度，故B錯誤；應選用細一點的大頭針，故D錯誤。
(2)根據光的折射定律可知當選用平行的玻璃磚時出射光和入射光應是平行光，又因為發生了折射，因此出射光的出射點應相比入射光的延長線向左平移，由圖像可知，故選D。
(3)由折射定律可知折射率
n＝，sin∠AOC＝，
sin∠BOD＝，聯立解得n＝。(共47張PPT)
DISIZHANG
第四章
2　實驗：測定玻璃的折射率
1.知道測定玻璃折射率的原理、方法和步驟(重點)。
2.通過實驗操作，掌握用插針法測定玻璃的折射率的實驗過程和方法。
3.會用計算法、圖像法和單位圓法處理實驗數據，能分析實驗誤差產生的原因。
學習目標
一、實驗原理
用“插針法”確定光路，找出入射光線及相應的出射光線，畫出玻璃磚中對應的折射光線，用量角器分別測出入射角i和折射角r，根據折射定
律_________便可求出玻璃的折射率。
二、實驗器材
玻璃磚、白紙、木板、_______、圖釘、_______、直尺、鉛筆。
大頭針
量角器
三、操作步驟
1.如圖所示，先在白紙上畫一條直線EE′，代表兩種介質的分界面；再畫出一直線段AB代表入射光線；然后畫出分界面上B點處的法線NN′。
2.把矩形玻璃磚放在白紙上，使它的一條長邊與EE′對齊，用直尺輕靠在玻璃磚的另一長邊，按住直尺不動，將玻璃磚取下，畫出直線FF′代表玻璃磚的另一邊。
3.在直線AB上豎直地插上兩枚大頭針G1、G2，放回玻璃磚，然后透過玻璃磚觀察大頭針G1、G2的像，調整視線方向，直到G1的像被G2的像擋住。
4.再在觀察的這一側先后豎直地插上兩枚大頭針G3、G4，用G3擋住G1、G2的像，再用G4擋住G3以及G1、G2的像。
5.移去大頭針和玻璃磚，過G3、G4的插點畫直線CD，與FF′相交于C點，直線CD就表示沿直線AB入射的光線透過玻璃磚后的出射光線。連接BC，BC就是折射光線在玻璃磚內的路徑。
6.用量角器量出入射角i和相應的折射角r。改變入射角i的數值，多次重復實驗，例如入射角i分別取15°、30°、45°、60°、75°等。
3.單位圓法：在不使用量角器的情況下，可以用單位圓法。
(1)以入射點O為圓心，以一定長度R為半徑畫圓，交入射光線OA于G點，交折射光線OO′于G′點，過G作NN′的垂線GH，過G′作NN′的垂線G′H′，如圖所示。
五、注意事項
1.玻璃磚應選用寬度較大的，宜在5 cm以上。
2.在實驗過程中，玻璃磚與白紙的相對位置不能改變。
3.手不能觸摸玻璃磚的光潔面，更不能把玻璃磚界面當尺子畫界線。
4.盡可能將大頭針豎直插在紙上，且大頭針之間及大頭針與光線轉折點之間的距離要稍大一些。
5.入射角i應適當大一些，以減小測量角度的誤差，但入射角不宜太大。
　如圖(a)所示，甲同學在“測量玻璃的折射率”的實驗中，先將白紙平鋪在木板上并用圖釘固定，玻璃磚平放在白紙上，然后在白紙上確定玻璃磚的界面aa′和bb′。O為直線AO與aa′的交點。在直線OA上豎直地插上P1、P2兩枚大頭針。
(1)甲同學接下來要完成的必要步驟有____。
A.插上大頭針P3，使P3僅擋住P2的像
B.插上大頭針P3，使P3擋住P1和P2的像
C.插上大頭針P4，使P4僅擋住P3
D.插上大頭針P4，使P4擋住P3和P1、P2
的像
例1
BD
該同學接下來要完成的必要步驟有：確定大頭針P3的位置，方法是插上大頭針P3，使P3擋住P1、P2的像；確定大頭針P4的位置，方法是插上大頭針P4，使大頭針P4
擋住P3和P1、P2的像。故該同學接下來要完成的必要步驟有B、D。
(2)過P3、P4作直線交bb′于O′，過O′作垂直于bb′的直線NN′，連
接OO′。測量圖中角α和β的大小，則玻璃磚的折射率n＝______。
(3)如圖(b)所示，甲同學在實驗中將玻璃磚界面aa′和bb′的間距畫得過寬但仍平行。若其他操作正確，則折射率的測量值_____(選填“大于”“小于”或“等于”)準確值。
小于
(4)甲同學準確畫好玻璃磚界面aa′和bb′后，實驗過程中不慎將玻璃磚向下平移了一些。如圖(c)所示，若其他操作正確，則折射率的測量值_____(選填“大于”“小于”或“等于”)準確值。
等于
如圖所示，實線表示將玻璃磚向下平移后實際的光路圖，而虛線是作圖時所采用的光路圖，通過比較發現，入射角和折射角沒有變化，則由折射定律知，折射率的測量值等于準確值。
(5)乙同學采用的是梯形玻璃磚，在白紙上畫出的界面aa′、bb′與玻璃磚的位置如圖(d)所示，實驗過程和操作均正確，則折射率的測量值_____(選填“大于”“小于”或“等于”)準確值。
等于
只要操作正確，測量的結果與玻璃磚的形狀無關，所以乙同學測得的折射率等于準確值。
　做測量玻璃折射率實驗時，同學們被分成若干實驗小組，以下是其中兩個實驗小組的實驗情況：
(1)甲組同學在實驗時，用他們測得的多組入射角i與折射角r作出sin i－sin r圖像如圖甲所示，則下列說法正確的是_____。
A.光線是從空氣射入玻璃的
B.光線是從玻璃射入空氣的
C.該玻璃的折射率約為0.67
D.該玻璃的折射率約為1.5
例2
AD
因為入射角大于折射角，所以光線由空氣射入玻璃，A正確，B錯誤；
(2)乙組同學先畫出圖乙所示的坐標系，再在y<0區域放入某介質(以x軸為界面)，并通過實驗分別標記了折射光線、入射光線、反射光線通過的一個點，它們的坐標分別為A(8 cm，3 cm)、B(1 cm，－4 cm)、C(7 cm，－4 cm)，則：
①入射點O′(圖中未標出)的坐標為________；
入射光線與反射光線關于法線對稱，入射光線與折射光線在法線兩側，則可知B點在入射光線上，C點在反射光線上，入射點坐標為(4 cm,0)。
(4 cm,0)
②通過圖乙中數據可以求得該介質的折射
率n＝____。
　(2024·達州市高二期末)某小組做測定玻璃的折射率實驗，所用器材有：玻璃磚，大頭針，刻度尺，圓規，筆，白紙。
(1)下列哪些措施能夠提高實驗準確程度的是_____。
A.選用兩光學表面間距小的玻璃磚
B.選用兩光學表面平行的玻璃磚
C.插在玻璃磚同側的兩枚大頭針間的距離適當大些
D.選用粗的大頭針完成實驗
例3
C
采用插針法測定光的折射率的時候，應選定光學表面間距大一些的玻璃磚，這樣光路圖會更加清晰，減小誤差，同時兩枚大頭針的距離適當大一些，可以使角度測量的誤差更小，故A錯誤，C正確；
光學表面是否平行不影響該實驗的準確度，故B錯誤；
應選用細一點的大頭針，故D錯誤。
(2)該小組用同一套器材完成了四次實驗，記錄的玻璃磚界線和四個大頭針扎下的孔洞如圖所示，其中操作正確的實驗記錄是____。
D
根據光的折射定律可知當選用平行的玻璃磚時出射光和入射光應是平行光，又因為發生了折射，因此出射光的出射點應相比入射光的延長線向左平移，由圖像可知，故選D。
(3)該小組選取了操作正確的實驗記錄，在白紙上畫出光線的徑跡，以入射點O為圓心作圓，與入射光線、折射光線分別交于A、B點，再過A、B點作法線NN′的垂線，垂足分別為C、D點，如圖所示，則玻璃的折射
率n＝_____。(用圖中線段的字母表示)
課時對點練
1.(2023·四川省蒼溪縣高二期中)如圖甲，用插針法測定玻璃磚折射率的實驗中。
1
2
3
4
5
(1)如果有幾塊寬度大小不同的平行玻璃磚可供選擇，為了減小誤差，應選用寬度____(填“大”或“小”)的玻璃磚來測量；
大
如果有幾塊寬度不同的平行玻璃磚可供選擇，因為寬度越大，出射光線的側位移越大，折射角的測量越準確，故為了減小誤差應選用寬度大的玻璃磚來測量。
1
2
3
4
5
(2)在該實驗中，光線是由空氣射入玻璃磚，根據測得的入射角和折射角的正弦值畫出的圖線如圖乙所示，從圖線可知玻璃磚的折射率是______；
1.5
1
2
3
4
5
(3)該實驗小組選取了操作正確的實驗記錄，在白紙上畫出光線的徑跡，以入射點O為圓心作圓，與入射光線P1O、折射光線OO′的延長線分別交于A、B點，再過A、B點作法線NN′的垂線，垂足分別為C、D點，如
圖丙所示，則玻璃的折射率n＝_____(用圖中線段的字母表示)；進一步測得所需數據分別為1.68 cm和1.12 cm，則該玻璃磚的折射率數值為_____。
1.5
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2
3
4
5
2.(2023·綿陽市高二期中)某研究小組根據光學知識，設計了一個測液體折射率的儀器。如圖所示，在一個圓盤上，過其圓心O作兩條相互垂直的直徑BC、EF。在半徑OA上，垂直盤面插上兩枚大頭針P1、P2并保持位置不變。每次測量時讓圓盤的下半部分豎直進入液體中，而且總使得液面與直徑BC重合，EF作為界面的法線，而后在圖中右上方區域觀察P1、P2，在圓周EC部分插上P3，使P3擋住P1、P2
的像。同學們通過計算，在圓周EC部分刻好了折
射率的值，這樣只要根據P3所插的位置，就可以
直接讀出液體折射率的值。
1
2
3
4
5
(1)若∠AOF＝30°，OP3與OC之間的夾角為30°，則P3處刻的折射率的值為____；光在該
液體中速度為______(真空中光速為c)；
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5
(2)圖中P3、P4兩處，對應折射率較大的是____；
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P4
(3)作AO的延長線交圓周于K，K處所對應的折射率值應為____。
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1
作AO的延長線交圓周于K，這種情況下入射角與折射角相等，則知K處所對應的折射率的值是1。
3.(2023·重慶渝中高二期末)如圖所示，在用插針法測量玻璃折射率的實驗中，兩位同學先把方格紙固定在木板上。在方格上畫出一條直線aa′作為界面(線)，過aa′上的一點O畫出界面的法線NN′，并畫一條線段AO作為入射光線。再把玻璃磚放到方格紙上，使其上邊界與aa′重合，畫出玻璃磚的下界面bb′的位置。在直線AO
上插兩枚大頭針P1和P2，再在玻璃磚的另一
側插上大頭針P3和P4。確定光路后利用折射
定律計算折射率。
1
2
3
4
5
(1)關于本實驗，下列說法正確的是_____；
A.實驗時入射角越大越好
B.插大頭針時使P1和P2、P3和P4的間距稍大一
些，可以減小誤差
C.插大頭針時，大頭針應垂直紙面插放
D.該實驗只能測量兩面平行的玻璃磚的折射率
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5
BC
1
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4
5
實驗時入射角應適當大些可以減小誤差，但不是越大越好，故A錯誤；
為了減小誤差，插大頭針時應使P1和P2、P3和P4的間距大一些，故B正確；
為了便于觀察，插大頭針時，大頭針應垂直紙面插放，故C正確；
該實驗原理不僅能測量兩面平行的玻璃磚的折射率，也可以測兩面不平行的，故D錯誤。
(2)利用上述方格紙上的實驗記錄，計算此玻
璃磚的折射率為_____(答案可以用分數或根號表示)；
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5
1
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3
4
5
(3)某同學在畫好玻璃磚的上下邊界之后，插針之前，不小心碰到了玻璃磚，使其向上平移了一小段距離，該同學并沒有發現，則該同學測出的折射率與真實值相比_____(填“偏大”“偏小”或“不變”)；
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3
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5
不變
1
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4
5
(4)以往，已知材料的折射率都為正值(n>0)。現已有針對某些電磁波設計制作的人工材料，其折射率可以為負值(n<0)，稱為負折射率材料。位于空氣中的這類材料，入射角i對折射角r依然滿足 ＝n，但是折射線與入射線位于法線的同一側(此時折射角取負值)。若該材料對于電磁波的折射率n＝－1，正確反映電磁波穿過該材料的傳播路徑的示意圖是__。
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5
B
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4
5
根據題意折射角為負值時折射線與入射線位于法線的同一側，而n＝－1，折射角與入射角大小相等，故選B。
4.小顯和小濤同學用插針法測量玻璃棱鏡的折射率。
(1)小顯同學按實驗步驟，先在紙上
插下兩枚大頭針P1、P2，然后在玻
璃棱鏡的另一側插下另外兩枚大頭
針，如圖甲所示。則插針一定錯誤的是________(填“P3、P4”或“P5、P6”)。在圖甲中按實驗要求完成光路圖，并標出相應的符號，所測出的
玻璃棱鏡的折射率n＝_______(用標出的符號表示)。
1
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4
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P5、P6
答案　見解析圖
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4
5
光線經三棱鏡折射后出射光線應該偏向底邊，故插針一定錯誤的是P5、P6，光路圖如圖。
1
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3
4
5
(2)小濤同學突發奇想，用兩塊相同的玻璃直角三棱鏡ABC來做實驗，兩者的AC面是平行放置的，如圖乙所示。P1、P2的連線垂直于AB面，若操作正確的話，則在圖乙中右邊的插針應該是_________(選填“P3、P4”“P3、P6”“P5、P4”或“P5、P6”)。
P5、P6
1
2
3
4
5
根據光路圖可知，過P1、P2的光線經玻璃直角三棱鏡的AC面后向下偏，然后射入右側玻璃直角三棱鏡后平行射出，則題圖乙中右邊的插針應該是P5、P6。
5.如圖所示，一個學生用廣口瓶和刻度尺測定水的折射率，填寫下述實驗步驟中的空白。
(1)用游標卡尺測出廣口瓶瓶口內徑d；
(2)在瓶內裝滿水；
(3)將刻度尺沿瓶口邊緣______插入水中；
1
2
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4
5
豎直
將刻度尺沿瓶口邊緣豎直插入水中。
(4)沿廣口瓶邊緣向水中刻度尺正面看去，若恰能看到刻度尺的0刻度(即圖中A點)，同時看到水面上B點刻度的像B′恰與A點的像相重合；
(5)若水面恰與刻度尺的C點相平，讀出_____和____的長度；
1
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3
4
5
AC
BC
若水面恰與刻度尺C點相平，讀出AC和BC的長度。
(6)由題中所給條件，可以估算水的折射率為___________。
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3
4
5
設從A點發出的光線射到水面時入射角為i，折射角為r，根據數學知識得知

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