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第2課時　實驗：測量玻璃的折射率
[實驗目標]　1．知道測量玻璃的折射率的原理、方法和步驟。2．會確定入射光線、折射光線、入射角及折射角。3．學會用不同方法計算玻璃的折射率。
一、實驗目的：測量玻璃的折射率，掌握光發生折射的入射角和折射角的確定方法。
二、實驗思路
1．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θ1和折射角θ2，根據折射定律n＝便可求出玻璃的折射率。
2．物理量的測量
入射角θ1：入射光線與____的夾角。
折射角θ2：折射光線與____的夾角。
三、實驗器材
玻璃磚、白紙、木板、大頭針、圖釘、量角器、刻度尺、鉛筆。
四、進行實驗
1．把白紙用圖釘釘在木板上。
2．用刻度尺畫一條平行于玻璃磚一個面的直線aa′作為界面，過aa′上一點O作垂直于aa′的直線NN′作為法線，過O點畫一條入射光線AO，使入射角θ1適當大些，如圖所示。
3．在AO線上豎直地插兩枚大頭針P1、P2，在白紙上放上被測玻璃磚，使玻璃磚的______與aa′重合。
4．沿玻璃磚的另一側面用刻度尺畫一條直線bb′。
5．在玻璃磚bb′一側白紙上豎直地立一枚大頭針P3，調整視線，同時移動大頭針P3的位置，當P3恰好能同時擋住玻璃磚aa′一側所插的大頭針P1、P2的像時，把大頭針P3插好。
6．在玻璃磚bb′一側再豎直地插一枚大頭針P4，使P4能擋住P3本身，同時也能擋住P1、P2的像。
7．記下P3、P4的位置，移去玻璃磚，拔去大頭針，過P3、P4連一條直線BO′交bb′于O′點，連接OO′，OO′就是入射光線AO在玻璃磚內的折射光線，折射角為θ2。
8．用量角器量出入射角θ1和折射角θ2的大小。
9．改變入射角θ1，重復三、四次上面的步驟，量出相應的入射角和折射角。
五、數據分析
1．計算法：通過多次測量入射角和折射角，得出多組入射角和折射角的正弦值，再代入n＝中求出多個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，作出圖像，由n＝可知圖像應為一條______的直線，如圖所示，其斜率為______。
3．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AO于E點，交折射光線OO′于E′點，過E作NN′的垂線EH，過E′作NN′的垂線E′H′，分別交NN′于點H、H′，如圖所示。
(2)由圖中關系知sin θ1＝，sin θ2＝，OE＝OE′＝R，則n＝＝，只要用刻度尺測出EH、E′H′的長度就可以求出n。
六、誤差分析
1．由入射側、出射側所插兩枚大頭針的位置所確定的入射光線、出射光線的準確度會造成誤差。
2．入射角和折射角的測量會造成誤差。
3．折射率的計算求解會造成誤差。
七、注意事項
1．實驗中，玻璃磚在紙上的位置不可移動。
2．不能用手觸摸玻璃磚光潔的光學面，更不能把玻璃磚當尺子用。
3．大頭針應豎直插在白紙上，且玻璃磚每一側兩枚大頭針P1與P2間、P3與P4間的距離應適當大些。
4．實驗中入射角不宜過小或過大。
5．玻璃磚應選用寬度較大的。
類型一　實驗原理與操作
【典例1】　如圖1所示，某同學在“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AO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2所示，該同學在實驗中將玻璃磚界面aa′和bb′的間距畫得過寬，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)該同學準確地畫好玻璃磚界面aa′和bb′后，實驗過程中不慎將玻璃磚向下平移了一些，如圖3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。
[聽課記錄]　_________________________________________________________
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拓展：“測量玻璃的折射率”實驗中，也可以用三棱鏡、半圓形玻璃磚等進行測量。實驗中只要利用“插針法”定出入射光線和出射光線，其與界面的交點就是入射點和出射點，連接入射點和出射點就能作出折射光線，一樣可以測出折射率。光路圖如圖所示。
類型二　數據處理與分析
【典例2】　某小組做測量玻璃的折射率實驗，所用器材有：玻璃磚、大頭針、刻度尺、圓規、筆、白紙。
(1)下列能夠提高實驗準確程度的措施是________。
A．選用兩光學表面間距大的玻璃磚
B．選用兩光學表面平行的玻璃磚
C．選用粗的大頭針完成實驗
D．插在玻璃磚同側的兩枚大頭針間的距離盡量大些
(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，其中實驗操作正確的是________。
A　　　　B　　　　C　　　　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)。
[聽課記錄]　_________________________________________________________
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類型三　創新實驗設計
【典例3】　某同學設計了一個測量液體折射率的儀器，如圖所示。在一個圓形木盤上過其圓心O作兩條相互垂直的直徑BC、EF，在半徑OA上垂直圓盤面插下兩枚大頭針P1、P2，并保持P1、P2的位置不變，每次測量時，讓圓盤的BFC部分豎直浸入液體中，而且使液面與直徑BC相平，EF為界面的法線，而后在圖中右上方區域觀察P1、P2的像，并在圓周上插上大頭針P3，使P3正好擋住P1、P2的像。同學們通過計算，預先在圓周EC部分刻好了折射率的值。這樣只要根據P3所插的位置，就可直接讀出液體折射率的值。
(1)若∠AOF＝30°，OP3與OC的夾角為30°，則P3處所對應的折射率的值為________。
(2)圖中P3、P4兩位置哪一處所對應的折射率的值大？________。
(3)作AO的延長線交圓周于K，K處所對應的折射率的值應為________。
[聽課記錄]　_________________________________________________________
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21世紀教育網(www.21cnjy.com)第2課時　實驗：測量玻璃的折射率
[實驗目標]　1．知道測量玻璃的折射率的原理、方法和步驟。2．會確定入射光線、折射光線、入射角及折射角。3．學會用不同方法計算玻璃的折射率。
一、實驗目的：測量玻璃的折射率，掌握光發生折射的入射角和折射角的確定方法。
二、實驗思路
1．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θ1和折射角θ2，根據折射定律n＝便可求出玻璃的折射率。
2．物理量的測量
入射角θ1：入射光線與法線的夾角。
折射角θ2：折射光線與法線的夾角。
三、實驗器材
玻璃磚、白紙、木板、大頭針、圖釘、量角器、刻度尺、鉛筆。
四、進行實驗
1．把白紙用圖釘釘在木板上。
2．用刻度尺畫一條平行于玻璃磚一個面的直線aa′作為界面，過aa′上一點O作垂直于aa′的直線NN′作為法線，過O點畫一條入射光線AO，使入射角θ1適當大些，如圖所示。
3．在AO線上豎直地插兩枚大頭針P1、P2，在白紙上放上被測玻璃磚，使玻璃磚的一個面與aa′重合。
4．沿玻璃磚的另一側面用刻度尺畫一條直線bb′。
5．在玻璃磚bb′一側白紙上豎直地立一枚大頭針P3，調整視線，同時移動大頭針P3的位置，當P3恰好能同時擋住玻璃磚aa′一側所插的大頭針P1、P2的像時，把大頭針P3插好。
6．在玻璃磚bb′一側再豎直地插一枚大頭針P4，使P4能擋住P3本身，同時也能擋住P1、P2的像。
7．記下P3、P4的位置，移去玻璃磚，拔去大頭針，過P3、P4連一條直線BO′交bb′于O′點，連接OO′，OO′就是入射光線AO在玻璃磚內的折射光線，折射角為θ2。
8．用量角器量出入射角θ1和折射角θ2的大小。
9．改變入射角θ1，重復三、四次上面的步驟，量出相應的入射角和折射角。
五、數據分析
1．計算法：通過多次測量入射角和折射角，得出多組入射角和折射角的正弦值，再代入n＝中求出多個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，作出圖像，由n＝可知圖像應為一條過原點的直線，如圖所示，其斜率為折射率。
3．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AO于E點，交折射光線OO′于E′點，過E作NN′的垂線EH，過E′作NN′的垂線E′H′，分別交NN′于點H、H′，如圖所示。
(2)由圖中關系知sin θ1＝，sin θ2＝，OE＝OE′＝R，則n＝＝，只要用刻度尺測出EH、E′H′的長度就可以求出n。
六、誤差分析
1．由入射側、出射側所插兩枚大頭針的位置所確定的入射光線、出射光線的準確度會造成誤差。
2．入射角和折射角的測量會造成誤差。
3．折射率的計算求解會造成誤差。
七、注意事項
1．實驗中，玻璃磚在紙上的位置不可移動。
2．不能用手觸摸玻璃磚光潔的光學面，更不能把玻璃磚當尺子用。
3．大頭針應豎直插在白紙上，且玻璃磚每一側兩枚大頭針P1與P2間、P3與P4間的距離應適當大些。
4．實驗中入射角不宜過小或過大。
5．玻璃磚應選用寬度較大的。
類型一　實驗原理與操作
【典例1】　如圖1所示，某同學在“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AO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2所示，該同學在實驗中將玻璃磚界面aa′和bb′的間距畫得過寬，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)該同學準確地畫好玻璃磚界面aa′和bb′后，實驗過程中不慎將玻璃磚向下平移了一些，如圖3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。
[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能擋住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能擋住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n＝。
(3)如題圖2所示，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，會導致α角偏大，由于n＝，故折射率的測量值小于準確值。
(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，入射角和折射角均沒有變化，則由折射定律可知，折射率的測量值等于準確值。
[答案]　(1)BD　(2)　(3)小于　(4)等于
拓展：“測量玻璃的折射率”實驗中，也可以用三棱鏡、半圓形玻璃磚等進行測量。實驗中只要利用“插針法”定出入射光線和出射光線，其與界面的交點就是入射點和出射點，連接入射點和出射點就能作出折射光線，一樣可以測出折射率。光路圖如圖所示。
類型二　數據處理與分析
【典例2】　某小組做測量玻璃的折射率實驗，所用器材有：玻璃磚、大頭針、刻度尺、圓規、筆、白紙。
(1)下列能夠提高實驗準確程度的措施是________。
A．選用兩光學表面間距大的玻璃磚
B．選用兩光學表面平行的玻璃磚
C．選用粗的大頭針完成實驗
D．插在玻璃磚同側的兩枚大頭針間的距離盡量大些
(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，其中實驗操作正確的是________。
A　　　　B　　　　C　　　　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)。
[解析]　(1)為了減小實驗誤差，選用的玻璃磚前后表面間距應盡量大些，即使玻璃磚內的折射光線盡量長些，A正確；測量折射率時，只需找出入射光線的折射光線，因此玻璃磚的兩光學表面可以不平行，B錯誤；為了減小實驗誤差應選用較細的大頭針完成實驗，C錯誤；同側的兩枚大頭針之間的距離應盡量大些，描繪出的光線誤差會較小些，D正確。
(2)由題圖可知，選用的玻璃磚兩光學表面平行，則入射光線應與出射光線平行，B、C錯誤；又光線在玻璃磚中與法線的夾角應小于光線在空氣中與法線的夾角，A錯誤，D正確。
(3)由折射定律可知n＝＝＝。
[答案]　(1)AD　(2)D　(3)
類型三　創新實驗設計
【典例3】　某同學設計了一個測量液體折射率的儀器，如圖所示。在一個圓形木盤上過其圓心O作兩條相互垂直的直徑BC、EF，在半徑OA上垂直圓盤面插下兩枚大頭針P1、P2，并保持P1、P2的位置不變，每次測量時，讓圓盤的BFC部分豎直浸入液體中，而且使液面與直徑BC相平，EF為界面的法線，而后在圖中右上方區域觀察P1、P2的像，并在圓周上插上大頭針P3，使P3正好擋住P1、P2的像。同學們通過計算，預先在圓周EC部分刻好了折射率的值。這樣只要根據P3所插的位置，就可直接讀出液體折射率的值。
(1)若∠AOF＝30°，OP3與OC的夾角為30°，則P3處所對應的折射率的值為________。
(2)圖中P3、P4兩位置哪一處所對應的折射率的值大？________。
(3)作AO的延長線交圓周于K，K處所對應的折射率的值應為________。
[解析]　(1)此時OP3與OE之間的夾角為入射角，θ1＝60°，OA與OF之間的夾角為θ2＝30°，則n＝＝＝。
(2)P4對應的入射角大，折射角相同，所以P4對應的折射率大。
(3)當大頭針在K位置時，入射角與折射角相等，所以折射率等于1。
[答案]　(1)　(2)P4　(3)1
實驗針對訓練(三)　實驗：測量玻璃的折射率
1．在用“插針法”測量玻璃磚折射率的實驗中，甲、乙、丙三位同學在紙上畫出的界面EE′、FF′與矩形玻璃磚位置的關系分別如圖甲、乙和丙所示。他們的其他操作均正確，且均以EE′為入射界面、FF′為出射界面畫光路圖。則
(1)甲同學測得的折射率與真實值相比__________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。
(2)乙同學測得的折射率與真實值相比__________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。
(3)丙同學測得的折射率與真實值相比__________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。
[解析]　(1)作光路圖如圖甲所示，由圖甲可知折射角的測量值偏大，根據n＝可知甲同學測得的折射率與真實值相比偏小。
(2)作光路圖如圖乙所示，由圖乙可知入射角的測量值等于真實值，折射角的測量值大于真實值，根據n＝可知乙同學測得的折射率與真實值相比偏小。
(3)作光路圖如圖丙所示，由圖丙可知折射角的測量值小于真實值，根據n＝可知丙同學測得的折射率與真實值相比偏大。
[答案]　(1)偏小　(2)偏小　(3)偏大
2．在利用“插針法”測量玻璃磚的折射率實驗中，如圖甲所示，實驗時，先將玻璃磚平放到水平面內的白紙上，貼著玻璃磚前后兩個面在紙上描點后畫出直線m1m2和k1k2，然后在白紙上豎直插上兩枚大頭針P1、P2。
(1)準備插第三枚大頭針時，應在________(選填“m1m2”或“k1k2”)側觀察。
(2)插第三枚大頭針時，這枚大頭針________。
A．擋住P1的像即可
B．擋住P2的像即可
C．應同時擋住P1和P2的像
(3)插完所需的大頭針，補全光路。 圖乙為光路的一部分，A1、B1均為光路上的點，分別過A1、B1作直線k1k2的垂線，垂足分別為A2、B2，測得A2O＝4.00 cm，B2O＝2.80 cm，A1O＝B1O，則玻璃磚的折射率n＝____________。(結果保留3位有效數字)
[解析]　(1)先在白紙上放上玻璃磚，在玻璃磚的一側插上兩枚大頭針P1和P2，然后在另一側透過玻璃磚觀察，準備插第三枚大頭針時，應在m1m2側觀察。
(2)插第三枚大頭針時，這枚大頭針應同時擋住P1和P2的像。故選C。
(3)折射率n＝＝＝≈1.43。
[答案]　(1)m1m2　(2)C　(3)1.43
3．現要估測一矩形玻璃磚的折射率n，給定的器材有：待測玻璃磚、白紙、鉛筆、大頭針1枚、直尺、直角三角板。實驗時，先將直尺的一端O和另一點M標上明顯的標記，再將玻璃磚平放在白紙上，沿其兩個長邊在白紙上畫出兩條直線AB、CD，再將直尺正面緊貼玻璃磚的左邊緣放置，使O點與直線CD相交，并在白紙上記下點O、M的位置，如圖所示。然后在右上方通過AB所在界面向左下方觀察，調整視線方向，直到O點的像與M點的像重合，再在AB直線上插上大頭針，使大頭針擋住M、O的像，記下大頭針P點的位置。
(1)請在原圖上作出光路圖。
(2)玻璃磚的折射率的表達式為n＝________(用字母P和圖中已知線段字母表示)。
[解析]　(1)調整視線方向，當O點的像和M點的像重合時，從O點發出的光線經AB面折射后與從M點發出的光線經AB面反射后重合。在觀察的一側插上大頭針，使大頭針擋住M、O的像，則大頭針的位置為折射光線射出玻璃磚的點和從M點發出的光線在AB面上的反射點，如圖所示。
(2)折射率n＝＝＝。
[答案]　(1)見解析圖　(2)
4．用圓弧狀玻璃磚做測量玻璃折射率的實驗時，先在白紙上放好圓弧狀玻璃磚，在玻璃磚的一側豎直插上兩枚大頭針P1、P2，然后在玻璃磚的另一側觀察，調整視線使P1的像被P2的像擋住，接著在眼睛所在的一側插兩枚大頭針P3和P4，使P3擋住P1和P2的像，P4擋住P3以及P1和P2的像，在紙上標出大頭針位置和圓弧狀玻璃磚輪廓，如圖甲所示。其中O為兩圓弧所在圓的圓心，圖中已畫出經過P1、P2點的入射光線。
(1)在圖上補畫出完整的光路。
(2)為了測出玻璃磚的折射率，需要測量入射角i和折射角r，請在圖中的分界面兩側畫出這兩個角。
(3)多次改變入射角，測得幾組入射角和折射角，根據測得的入射角i和折射角r的正弦值，畫出了如圖乙所示的圖像，由圖像可知該玻璃的折射率n＝________。
[解析]　(1)P3、P4的連線與的交點即為光線從玻璃磚中射出的位置，P1、P2的連線與的交點即為光線射入玻璃磚的位置，連接這兩點即可作出玻璃磚中的光路，如圖所示。
(2)連接O點與光線在上的入射點所得直線即為法線，標出入射角i和折射角r如圖所示。
(3)題圖乙中圖線的斜率k＝等于折射率n，由題圖乙可知斜率為1.5，即該玻璃的折射率為1.5。
[答案]　(1)(2)見解析圖　(3)1.5
5．某同學測量玻璃磚的折射率，準備了下列器材：激光筆、直尺、刻度尺、一面鍍有反射膜的平行玻璃磚。如圖所示，直尺與玻璃磚平行放置，激光筆發出的一束激光從直尺上O點射向玻璃磚表面，在直尺上觀察到A、B兩個光點，讀出OA間的距離為20.00 cm，AB間的距離為6.00 cm，測得圖中直尺到玻璃磚上表面的距離d1＝10.00 cm，玻璃磚厚度d2＝4.00 cm。玻璃磚的折射率n＝________，光在玻璃磚中的傳播速度v＝________ m/s。(光在真空中的傳播速度c＝3.0×108 m/s，結果均保留兩位有效數字)
[解析]　作出光路圖如圖所示，
根據幾何知識可得入射角i＝45°，設折射角為r，則
tan r＝，則sin r＝，折射率n＝≈1.2
光在玻璃磚中的傳播速度v＝＝2.5×108 m/s。
[答案]　1.2　2.5×108
21世紀教育網(www.21cnjy.com)(共41張PPT)
第四章 光
1．光的折射
第2課時　實驗：測量玻璃的折射率
[實驗目標]　1．知道測量玻璃的折射率的原理、方法和步驟。2．會確定入射光線、折射光線、入射角及折射角。3．學會用不同方法計算玻璃的折射率。
必備知識·自主預習儲備

2．物理量的測量
入射角θ1：入射光線與_____的夾角。
折射角θ2：折射光線與_____的夾角。
三、實驗器材
玻璃磚、白紙、木板、大頭針、圖釘、量角器、刻度尺、鉛筆。
法線
法線
四、進行實驗
1．把白紙用圖釘釘在木板上。
2．用刻度尺畫一條平行于玻璃磚一個面的直線aa′作為界面，過aa′上一點O作垂直于aa′的直線NN′作為法線，過O點畫一條入射光線AO，使入射角θ1適當大些，如圖所示。
3．在AO線上豎直地插兩枚大頭針P1、P2，在白紙上放上被測玻璃磚，使玻璃磚的______與aa′重合。
4．沿玻璃磚的另一側面用刻度尺畫一條直線bb′。
5．在玻璃磚bb′一側白紙上豎直地立一枚大頭針P3，調整視線，同時移動大頭針P3的位置，當P3恰好能同時擋住玻璃磚aa′一側所插的大頭針P1、P2的像時，把大頭針P3插好。
6．在玻璃磚bb′一側再豎直地插一枚大頭針P4，使P4能擋住P3本身，同時也能擋住P1、P2的像。
一個面
7．記下P3、P4的位置，移去玻璃磚，拔去大頭針，過P3、P4連一條直線BO′交bb′于O′點，連接OO′，OO′就是入射光線AO在玻璃磚內的折射光線，折射角為θ2。
8．用量角器量出入射角θ1和折射角θ2的大小。
9．改變入射角θ1，重復三、四次上面的步驟，量出相應的入射角和折射角。

過原點
折射率
3．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AO于E點，交折射光線OO′于E′點，過E作NN′的垂線EH，過E′作NN′的垂線E′H′，分別交NN′于點H、H′，如圖所示。
六、誤差分析
1．由入射側、出射側所插兩枚大頭針的位置所確定的入射光線、出射光線的準確度會造成誤差。
2．入射角和折射角的測量會造成誤差。
3．折射率的計算求解會造成誤差。
七、注意事項
1．實驗中，玻璃磚在紙上的位置不可移動。
2．不能用手觸摸玻璃磚光潔的光學面，更不能把玻璃磚當尺子用。
3．大頭針應豎直插在白紙上，且玻璃磚每一側兩枚大頭針P1與P2間、P3與P4間的距離應適當大些。
4．實驗中入射角不宜過小或過大。
5．玻璃磚應選用寬度較大的。
探究重構·關鍵能力達成
類型一　實驗原理與操作
【典例1】　如圖1所示，某同學在“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AO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＝________。
BD

(3)如圖2所示，該同學在實驗中將玻璃磚界面aa′和bb′的間距畫得過寬，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)該同學準確地畫好玻璃磚界面aa′和bb′后，實驗過程中不慎將玻璃磚向下平移了一些，如圖3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。
小于　
等于
(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，入射角和折射角均沒有變化，則由折射定律可知，折射率的測量值等于準確值。
拓展：“測量玻璃的折射率”實驗中，也可以用三棱鏡、半圓形玻璃磚等進行測量。實驗中只要利用“插針法”定出入射光線和出射光線，其與界面的交點就是入射點和出射點，連接入射點和出射點就能作出折射光線，一樣可以測出折射率。光路圖如圖所示。
類型二　數據處理與分析
【典例2】　某小組做測量玻璃的折射率實驗，所用器材有：玻璃磚、大頭針、刻度尺、圓規、筆、白紙。
(1)下列能夠提高實驗準確程度的措施是________。
A．選用兩光學表面間距大的玻璃磚
B．選用兩光學表面平行的玻璃磚
C．選用粗的大頭針完成實驗
D．插在玻璃磚同側的兩枚大頭針間的距離盡量大些
AD
(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，其中實驗操作正確的是_______。
A　　　　B　　　　C　　　　D
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)。

[解析]　(1)為了減小實驗誤差，選用的玻璃磚前后表面間距應盡量大些，即使玻璃磚內的折射光線盡量長些，A正確；測量折射率時，只需找出入射光線的折射光線，因此玻璃磚的兩光學表面可以不平行，B錯誤；為了減小實驗誤差應選用較細的大頭針完成實驗，C錯誤；同側的兩枚大頭針之間的距離應盡量大些，描繪出的光線誤差會較小些，D正確。
類型三　創新實驗設計
【典例3】　某同學設計了一個測量液體折射率的儀器，如圖所示。在一個圓形木盤上過其圓心O作兩條相互垂直的直徑BC、EF，在半徑OA上垂直圓盤面插下兩枚大頭針P1、P2，并保持P1、P2的位置不變，每次測量時，讓圓盤的BFC部分豎直浸入液體中，而且使液面與直徑BC相平，EF為界面的法線，而后在圖中右上方區域觀察P1、P2的像，并在圓周上插上大頭針P3，使P3正好擋住P1、P2的像。同學們通過計算，預先在圓周EC部分刻好了折射率的值。這樣只要根據P3所插的位置，就可直接讀出液體折射率的值。
(1)若∠AOF＝30°，OP3與OC的夾角為30°，則P3處所對應的折射率的值為______。
(2)圖中P3、P4兩位置哪一處所對應的折射率的值大？______。
(3)作AO的延長線交圓周于K，K處所對應的折射率的值應為_____。

P4　
1
題號
1
3
5
2
4
1．在用“插針法”測量玻璃磚折射率的實驗中，甲、乙、丙三位同學在紙上畫出的界面EE′、FF′與矩形玻璃磚位置的關系分別如圖甲、乙和丙所示。他們的其他操作均正確，且均以EE′為入射界面、FF′為出射界面畫光路圖。則
實驗針對訓練(三)　實驗：測量玻璃的折射率
(1)甲同學測得的折射率與真實值相比__________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。
(2)乙同學測得的折射率與真實值相比__________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。
(3)丙同學測得的折射率與真實值相比__________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。
題號
1
3
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2
4
偏小　
偏小　
偏大
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1
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4
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1
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4
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1
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1
3
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4
2．在利用“插針法”測量玻璃磚的折射率實驗中，如圖甲所示，實驗時，先將玻璃磚平放到水平面內的白紙上，貼著玻璃磚前后兩個面在紙上描點后畫出直線m1m2和k1k2，然后在白紙上豎直插上兩枚大頭針P1、P2。
(1)準備插第三枚大頭針時，應在________(選填“m1m2”或“k1k2”)側觀察。
(2)插第三枚大頭針時，這枚大頭針________。
A．擋住P1的像即可
B．擋住P2的像即可
C．應同時擋住P1和P2的像
題號
1
3
5
2
4
m1m2　
C　
(3)插完所需的大頭針，補全光路。 圖乙為光路的一部分，A1、B1均為光路上的點，分別過A1、B1作直線k1k2的垂線，垂足分別為A2、B2，測得A2O＝4.00 cm，B2O＝2.80 cm，A1O＝B1O，則玻璃磚的折射率n＝____________。(結果保留3位有效數字)
題號
1
3
5
2
4
1.43
題號
1
3
5
2
4
3．現要估測一矩形玻璃磚的折射率n，給定的器材有：待測玻璃磚、白紙、鉛筆、大頭針1枚、直尺、直角三角板。實驗時，先將直尺的一端O和另一點M標上明顯的標記，再將玻璃磚平放在白紙上，沿其兩個長邊在白紙上畫出兩條直線AB、CD，再將直尺正面緊貼玻璃磚的左邊緣放置，使O點與直線CD相交，并在白紙上記下點O、M的位置，如圖所示。然后在右上方通過AB所在界面向左下方觀察，調整視線方向，直到O點的像與M點的像重合，再在AB直線上插上大頭針，使大頭針擋住M、O的像，記下大頭針P點的位置。
題號
1
3
5
2
4
(1)請在原圖上作出光路圖。
(2)玻璃磚的折射率的表達式為n＝________(用字母P和圖中已知線段字母表示)。
題號
1
3
5
2
4
見解析圖　

題號
1
3
5
2
4
4．用圓弧狀玻璃磚做測量玻璃折射率的實驗時，先在白紙上放好圓弧狀玻璃磚，在玻璃磚的一側豎直插上兩枚大頭針P1、P2，然后在玻璃磚的另一側觀察，調整視線使P1的像被P2的像擋住，接著在眼睛所在的一側插兩枚大頭針P3和P4，使P3擋住P1和P2的像，P4擋住P3以及P1和P2的像，在紙上標出大頭針位置和圓弧狀玻璃磚輪廓，如圖甲所示。其中O為兩圓弧所在圓的圓心，圖中已畫出經過P1、P2點的入射光線。
題號
1
3
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4
題號
1
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4
(1)(2)見解析圖
1.5
題號
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4
5．某同學測量玻璃磚的折射率，準備了下列器材：激光筆、直尺、刻度尺、一面鍍有反射膜的平行玻璃磚。如圖所示，直尺與玻璃磚平行放置，激光筆發出的一束激光從直尺上O點射向玻璃磚表面，在直尺上觀察到A、B兩個光點，讀出OA間的距離為20.00 cm，AB間的距離為6.00 cm，測得圖中直尺到玻璃磚上表面的距離d1＝10.00 cm，玻璃磚厚度d2＝4.00 cm。玻璃磚的折射率n＝________，光在玻璃磚中的傳播速度v＝________ m/s。(光在真空中的傳播速度c＝3.0×108 m/s，結果均保留兩位有效數字)
1.2　
2.5×108
[解析]　作出光路圖如圖所示，
題號
1
3
5
2
4

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