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實驗十二
測定玻璃的折射率
1.實驗目的
測定玻璃的折射率，掌握光發生折射的入射角和折射角的確
定方法.
2.實驗原理
用插針法找出與入射光線 AO 對應的出射光線 O′B，確定出
O′點，畫出折射光線 OO′，然后測量出角θ1 和θ2，根據 n＝
計算玻璃的折射率.
3.實驗器材
白紙、圖釘、大頭針、直尺、鉛筆、量角器、平木板、長方
形玻璃磚等.
4.實驗步驟
(1)鋪白紙、畫線
①如圖所示，將白紙用圖釘按在平木板上，
先在白紙上畫出一條直線 aa′作為界面，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；
②把玻璃磚平放在白紙上，使它的長邊跟 aa′對齊，畫出玻璃
磚的另一條長邊 bb′.
(2)插針與測量
①在線段AO上豎直地插上兩枚人頭針P1、P2，透過玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像，調整視線的方向，直到P1的像被P2擋住，再在觀察的這一側依次插兩枚大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P1、P2的像及P3，記下P3、P4的位置；
②移去玻璃磚，連接 P3、P4 并延長交 bb′于 O′，連接 OO′即
為折射光線，入射角θ1＝∠AON，折射角θ2＝∠O′ON′；
③用量角器測出入射角和折射角，查出它們的正弦值，將數
據填入表格中；
④改變入射角θ1，重復實驗步驟，列表記錄相關測量數據.
5.數據處理.
n
(1)計算法：計算每次折射率 n，求出平均值 .
(2)圖像法(如圖所示)
(3)單位圓法(如圖所示)
6.誤差分析
(1)確定入射光線、出射光線時產生誤差.故入射側、出射側所
插兩枚大頭針間距離宜大點.
(2)測量入射角與折射角時產生誤差.故入射角不宜過小，但也
不宜過大，過大則反射光較強，出射光較弱.
7.注意事項
(1)玻璃磚要用厚度較大的.
(2)入射角應在 30°到 60°之間.
(3)大頭針要豎直插在白紙上，且距離應盡量大一些.
考點 實驗原理與操作
【典題 1】(2022 年天津靜海聯考)如圖所示，某同學在“測
定玻璃磚的折射率”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)該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 的像和 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 aa′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)如果在實驗過程中不小心將玻璃磚向上平移了一些，bb′移
到圖中虛線位置，而在作光路圖時 aa′不變，則所測得的折射率將
________(填“偏大”“偏小”或“不變”).
(4)若所使用的玻璃磚的 bb′與 aa′不平行，其他操作無誤，則
所測得的折射率將______(填“偏大”“偏小”或“不變”).
解析：(1)確定 P3 大頭針的位置的方法是插上大頭針 P3，使
P3 擋住 P1、P2 的像.確定 P4 大頭針的位置的方法是插上大頭針 P4，
使 P4 擋住 P3 和 P1、P2 的像，A、C 錯誤，B、D 正確.
(2)如題圖，光線在 aa′面的入射角為α，折射角為β，則根據折
(3)如果在實驗過程中不小心將玻璃磚向上平移了一些，bb′
移到圖中虛線位置，而在作光路圖時 aa′不變，作出光路圖(如圖
，可知所測得的折射率將偏大.
所示)時，線①表示作圖時所用的光路，線②表示實際的光路，可
見，測量得到的入射角沒有變化，而折射角偏小，根據折射率公
式 n＝
sin α
sin β
答案：(1)BD (2)
(4)測折射率時，只要操作正確，與玻璃磚形狀無關.所以若所
使用的玻璃磚的 bb′邊與 aa′不平行(如圖所示)，其他操作無誤，則
所測得的折射率將不變.
sin α
sin β
(3)偏大 (4)不變
實驗原理
的創新 多數測玻璃折射率的實驗原理是根
據光的折射定律，本實驗應用光的
反射
實驗器材
的創新 選用截面為圓形的玻璃磚，利用通
過圓心的光線不改變傳播方向的特
點計算玻璃的折射率
【典題 2】(2022 年廣東梅州模擬)一位同學用“插針法”測兩
面平行的玻璃磚的折射率.
(1)該同學在量入射角和折射角時，由于沒有量角
器，在完成了光路圖以后，以 O 點為圓心，OA 為半
徑畫圓，交 OO′延長線于 C 點，過 A 點和 C 點作垂
線分別交過 O 點的豎直線于 B 點和 D 點，如圖所示.
測量有關線段長度，可得玻璃的折射率 n＝_______
(用圖中線段字母表示).
(2)這種方法________(填“能”或“不能”)測量兩面不平行
的玻璃磚的折射率.
答案：(1)
解析：(1)圖中 AO 作為入射光線，OO′是折射光線，設光線在
玻璃磚上表面的入射角為 i，折射角為 r，則由幾何知識得到 sin i
(2)如果操作無誤，則這種方法同樣能測量兩面不平行的玻璃
磚的折射率.
AB
CD
(2)能

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