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第2课时　实验：测量玻璃的折射率
[实验目标]　1．知道测量玻璃的折射率的原理、方法和步骤。2．会确定入射光线、折射光线、入射角及折射角。3．学会用不同方法计算玻璃的折射率。
一、实验目的：测量玻璃的折射率，掌握光发生折射的入射角和折射角的确定方法。
二、实验思路
1．实验原理：用“插针法”确定光路，找出入射光线及相应的出射光线，画出玻璃砖中对应的折射光线，用量角器分别测出入射角θ1和折射角θ2，根据折射定律n＝便可求出玻璃的折射率。
2．物理量的测量
入射角θ1：入射光线与____的夹角。
折射角θ2：折射光线与____的夹角。
三、实验器材
玻璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器、刻度尺、铅笔。
四、进行实验
1．把白纸用图钉钉在木板上。
2．用刻度尺画一条平行于玻璃砖一个面的直线aa′作为界面，过aa′上一点O作垂直于aa′的直线NN′作为法线，过O点画一条入射光线AO，使入射角θ1适当大些，如图所示。
3．在AO线上竖直地插两枚大头针P1、P2，在白纸上放上被测玻璃砖，使玻璃砖的______与aa′重合。
4．沿玻璃砖的另一侧面用刻度尺画一条直线bb′。
5．在玻璃砖bb′一侧白纸上竖直地立一枚大头针P3，调整视线，同时移动大头针P3的位置，当P3恰好能同时挡住玻璃砖aa′一侧所插的大头针P1、P2的像时，把大头针P3插好。
6．在玻璃砖bb′一侧再竖直地插一枚大头针P4，使P4能挡住P3本身，同时也能挡住P1、P2的像。
7．记下P3、P4的位置，移去玻璃砖，拔去大头针，过P3、P4连一条直线BO′交bb′于O′点，连接OO′，OO′就是入射光线AO在玻璃砖内的折射光线，折射角为θ2。
8．用量角器量出入射角θ1和折射角θ2的大小。
9．改变入射角θ1，重复三、四次上面的步骤，量出相应的入射角和折射角。
五、数据分析
1．计算法：通过多次测量入射角和折射角，得出多组入射角和折射角的正弦值，再代入n＝中求出多个n的值，然后取其平均值，即为玻璃砖的折射率。
2．图像法：求出多组对应的入射角与折射角的正弦值，作出图像，由n＝可知图像应为一条______的直线，如图所示，其斜率为______。
3．单位圆法
(1)以入射点O为圆心，以一定长度R为半径画圆，交入射光线AO于E点，交折射光线OO′于E′点，过E作NN′的垂线EH，过E′作NN′的垂线E′H′，分别交NN′于点H、H′，如图所示。
(2)由图中关系知sin θ1＝，sin θ2＝，OE＝OE′＝R，则n＝＝，只要用刻度尺测出EH、E′H′的长度就可以求出n。
六、误差分析
1．由入射侧、出射侧所插两枚大头针的位置所确定的入射光线、出射光线的准确度会造成误差。
2．入射角和折射角的测量会造成误差。
3．折射率的计算求解会造成误差。
七、注意事项
1．实验中，玻璃砖在纸上的位置不可移动。
2．不能用手触摸玻璃砖光洁的光学面，更不能把玻璃砖当尺子用。
3．大头针应竖直插在白纸上，且玻璃砖每一侧两枚大头针P1与P2间、P3与P4间的距离应适当大些。
4．实验中入射角不宜过小或过大。
5．玻璃砖应选用宽度较大的。
类型一　实验原理与操作
【典例1】　如图1所示，某同学在“测量玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa′和bb′。O为直线AO与aa′的交点。在直线AO上竖直地插上P1、P2两枚大头针。
(1)该同学接下来要完成的必要步骤有________。
A．插上大头针P3，使P3仅挡住P2的像
B．插上大头针P3，使P3挡住P1的像和P2的像
C．插上大头针P4，使P4仅挡住P3
D．插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像
(2)过P3、P4作直线交bb′于O′，过O′作垂直于bb′的直线NN′，连接OO′，测量图中角α和β的大小，则玻璃砖的折射率n＝________。
(3)如图2所示，该同学在实验中将玻璃砖界面aa′和bb′的间距画得过宽，若其他操作正确，则折射率的测量值__________(选填“大于”“小于”或“等于”)准确值。
(4)该同学准确地画好玻璃砖界面aa′和bb′后，实验过程中不慎将玻璃砖向下平移了一些，如图3所示，若其他操作正确，则折射率的测量值________(选填“大于”“小于”或“等于”)准确值。
[听课记录]　_________________________________________________________
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拓展：“测量玻璃的折射率”实验中，也可以用三棱镜、半圆形玻璃砖等进行测量。实验中只要利用“插针法”定出入射光线和出射光线，其与界面的交点就是入射点和出射点，连接入射点和出射点就能作出折射光线，一样可以测出折射率。光路图如图所示。
类型二　数据处理与分析
【典例2】　某小组做测量玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖、大头针、刻度尺、圆规、笔、白纸。
(1)下列能够提高实验准确程度的措施是________。
A．选用两光学表面间距大的玻璃砖
B．选用两光学表面平行的玻璃砖
C．选用粗的大头针完成实验
D．插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些
(2)该小组用同一套器材完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如图所示，其中实验操作正确的是________。
A　　　　B　　　　C　　　　D
(3)该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于A、B点，再过A、B点作法线NN′的垂线，垂足分别为C、D点，如图所示，则玻璃的折射率n＝________(用图中线段的字母表示)。
[听课记录]　_________________________________________________________
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类型三　创新实验设计
【典例3】　某同学设计了一个测量液体折射率的仪器，如图所示。在一个圆形木盘上过其圆心O作两条相互垂直的直径BC、EF，在半径OA上垂直圆盘面插下两枚大头针P1、P2，并保持P1、P2的位置不变，每次测量时，让圆盘的BFC部分竖直浸入液体中，而且使液面与直径BC相平，EF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。
(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？________。
(3)作AO的延长线交圆周于K，K处所对应的折射率的值应为________。
[听课记录]　_________________________________________________________
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21世纪教育网(www.21cnjy.com)第2课时　实验：测量玻璃的折射率
[实验目标]　1．知道测量玻璃的折射率的原理、方法和步骤。2．会确定入射光线、折射光线、入射角及折射角。3．学会用不同方法计算玻璃的折射率。
一、实验目的：测量玻璃的折射率，掌握光发生折射的入射角和折射角的确定方法。
二、实验思路
1．实验原理：用“插针法”确定光路，找出入射光线及相应的出射光线，画出玻璃砖中对应的折射光线，用量角器分别测出入射角θ1和折射角θ2，根据折射定律n＝便可求出玻璃的折射率。
2．物理量的测量
入射角θ1：入射光线与法线的夹角。
折射角θ2：折射光线与法线的夹角。
三、实验器材
玻璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器、刻度尺、铅笔。
四、进行实验
1．把白纸用图钉钉在木板上。
2．用刻度尺画一条平行于玻璃砖一个面的直线aa′作为界面，过aa′上一点O作垂直于aa′的直线NN′作为法线，过O点画一条入射光线AO，使入射角θ1适当大些，如图所示。
3．在AO线上竖直地插两枚大头针P1、P2，在白纸上放上被测玻璃砖，使玻璃砖的一个面与aa′重合。
4．沿玻璃砖的另一侧面用刻度尺画一条直线bb′。
5．在玻璃砖bb′一侧白纸上竖直地立一枚大头针P3，调整视线，同时移动大头针P3的位置，当P3恰好能同时挡住玻璃砖aa′一侧所插的大头针P1、P2的像时，把大头针P3插好。
6．在玻璃砖bb′一侧再竖直地插一枚大头针P4，使P4能挡住P3本身，同时也能挡住P1、P2的像。
7．记下P3、P4的位置，移去玻璃砖，拔去大头针，过P3、P4连一条直线BO′交bb′于O′点，连接OO′，OO′就是入射光线AO在玻璃砖内的折射光线，折射角为θ2。
8．用量角器量出入射角θ1和折射角θ2的大小。
9．改变入射角θ1，重复三、四次上面的步骤，量出相应的入射角和折射角。
五、数据分析
1．计算法：通过多次测量入射角和折射角，得出多组入射角和折射角的正弦值，再代入n＝中求出多个n的值，然后取其平均值，即为玻璃砖的折射率。
2．图像法：求出多组对应的入射角与折射角的正弦值，作出图像，由n＝可知图像应为一条过原点的直线，如图所示，其斜率为折射率。
3．单位圆法
(1)以入射点O为圆心，以一定长度R为半径画圆，交入射光线AO于E点，交折射光线OO′于E′点，过E作NN′的垂线EH，过E′作NN′的垂线E′H′，分别交NN′于点H、H′，如图所示。
(2)由图中关系知sin θ1＝，sin θ2＝，OE＝OE′＝R，则n＝＝，只要用刻度尺测出EH、E′H′的长度就可以求出n。
六、误差分析
1．由入射侧、出射侧所插两枚大头针的位置所确定的入射光线、出射光线的准确度会造成误差。
2．入射角和折射角的测量会造成误差。
3．折射率的计算求解会造成误差。
七、注意事项
1．实验中，玻璃砖在纸上的位置不可移动。
2．不能用手触摸玻璃砖光洁的光学面，更不能把玻璃砖当尺子用。
3．大头针应竖直插在白纸上，且玻璃砖每一侧两枚大头针P1与P2间、P3与P4间的距离应适当大些。
4．实验中入射角不宜过小或过大。
5．玻璃砖应选用宽度较大的。
类型一　实验原理与操作
【典例1】　如图1所示，某同学在“测量玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa′和bb′。O为直线AO与aa′的交点。在直线AO上竖直地插上P1、P2两枚大头针。
(1)该同学接下来要完成的必要步骤有________。
A．插上大头针P3，使P3仅挡住P2的像
B．插上大头针P3，使P3挡住P1的像和P2的像
C．插上大头针P4，使P4仅挡住P3
D．插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像
(2)过P3、P4作直线交bb′于O′，过O′作垂直于bb′的直线NN′，连接OO′，测量图中角α和β的大小，则玻璃砖的折射率n＝________。
(3)如图2所示，该同学在实验中将玻璃砖界面aa′和bb′的间距画得过宽，若其他操作正确，则折射率的测量值__________(选填“大于”“小于”或“等于”)准确值。
(4)该同学准确地画好玻璃砖界面aa′和bb′后，实验过程中不慎将玻璃砖向下平移了一些，如图3所示，若其他操作正确，则折射率的测量值________(选填“大于”“小于”或“等于”)准确值。
[解析]　(1)该同学接下来要完成的必要步骤有：确定大头针P3的位置，方法是插上大头针P3，使P3能挡住P1、P2的像；确定大头针P4的位置，方法是插上大头针P4，使大头针P4能挡住P3和P1、P2的像。故该同学接下来要完成的必要步骤有B、D。
(2)根据折射定律得玻璃砖的折射率n＝。
(3)如题图2所示，将玻璃砖界面aa′和bb′的间距画得过宽但仍平行，而其他操作正确，会导致α角偏大，由于n＝，故折射率的测量值小于准确值。
(4)如图所示，实线表示将玻璃砖向下平移后实际的光路图，而虚线是作图时所采用的光路图，通过比较发现，入射角和折射角均没有变化，则由折射定律可知，折射率的测量值等于准确值。
[答案]　(1)BD　(2)　(3)小于　(4)等于
拓展：“测量玻璃的折射率”实验中，也可以用三棱镜、半圆形玻璃砖等进行测量。实验中只要利用“插针法”定出入射光线和出射光线，其与界面的交点就是入射点和出射点，连接入射点和出射点就能作出折射光线，一样可以测出折射率。光路图如图所示。
类型二　数据处理与分析
【典例2】　某小组做测量玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖、大头针、刻度尺、圆规、笔、白纸。
(1)下列能够提高实验准确程度的措施是________。
A．选用两光学表面间距大的玻璃砖
B．选用两光学表面平行的玻璃砖
C．选用粗的大头针完成实验
D．插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些
(2)该小组用同一套器材完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如图所示，其中实验操作正确的是________。
A　　　　B　　　　C　　　　D
(3)该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于A、B点，再过A、B点作法线NN′的垂线，垂足分别为C、D点，如图所示，则玻璃的折射率n＝________(用图中线段的字母表示)。
[解析]　(1)为了减小实验误差，选用的玻璃砖前后表面间距应尽量大些，即使玻璃砖内的折射光线尽量长些，A正确；测量折射率时，只需找出入射光线的折射光线，因此玻璃砖的两光学表面可以不平行，B错误；为了减小实验误差应选用较细的大头针完成实验，C错误；同侧的两枚大头针之间的距离应尽量大些，描绘出的光线误差会较小些，D正确。
(2)由题图可知，选用的玻璃砖两光学表面平行，则入射光线应与出射光线平行，B、C错误；又光线在玻璃砖中与法线的夹角应小于光线在空气中与法线的夹角，A错误，D正确。
(3)由折射定律可知n＝＝＝。
[答案]　(1)AD　(2)D　(3)
类型三　创新实验设计
【典例3】　某同学设计了一个测量液体折射率的仪器，如图所示。在一个圆形木盘上过其圆心O作两条相互垂直的直径BC、EF，在半径OA上垂直圆盘面插下两枚大头针P1、P2，并保持P1、P2的位置不变，每次测量时，让圆盘的BFC部分竖直浸入液体中，而且使液面与直径BC相平，EF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。
(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？________。
(3)作AO的延长线交圆周于K，K处所对应的折射率的值应为________。
[解析]　(1)此时OP3与OE之间的夹角为入射角，θ1＝60°，OA与OF之间的夹角为θ2＝30°，则n＝＝＝。
(2)P4对应的入射角大，折射角相同，所以P4对应的折射率大。
(3)当大头针在K位置时，入射角与折射角相等，所以折射率等于1。
[答案]　(1)　(2)P4　(3)1
实验针对训练(三)　实验：测量玻璃的折射率
1．在用“插针法”测量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EE′、FF′与矩形玻璃砖位置的关系分别如图甲、乙和丙所示。他们的其他操作均正确，且均以EE′为入射界面、FF′为出射界面画光路图。则
(1)甲同学测得的折射率与真实值相比__________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(2)乙同学测得的折射率与真实值相比__________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(3)丙同学测得的折射率与真实值相比__________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
[解析]　(1)作光路图如图甲所示，由图甲可知折射角的测量值偏大，根据n＝可知甲同学测得的折射率与真实值相比偏小。
(2)作光路图如图乙所示，由图乙可知入射角的测量值等于真实值，折射角的测量值大于真实值，根据n＝可知乙同学测得的折射率与真实值相比偏小。
(3)作光路图如图丙所示，由图丙可知折射角的测量值小于真实值，根据n＝可知丙同学测得的折射率与真实值相比偏大。
[答案]　(1)偏小　(2)偏小　(3)偏大
2．在利用“插针法”测量玻璃砖的折射率实验中，如图甲所示，实验时，先将玻璃砖平放到水平面内的白纸上，贴着玻璃砖前后两个面在纸上描点后画出直线m1m2和k1k2，然后在白纸上竖直插上两枚大头针P1、P2。
(1)准备插第三枚大头针时，应在________(选填“m1m2”或“k1k2”)侧观察。
(2)插第三枚大头针时，这枚大头针________。
A．挡住P1的像即可
B．挡住P2的像即可
C．应同时挡住P1和P2的像
(3)插完所需的大头针，补全光路。 图乙为光路的一部分，A1、B1均为光路上的点，分别过A1、B1作直线k1k2的垂线，垂足分别为A2、B2，测得A2O＝4.00 cm，B2O＝2.80 cm，A1O＝B1O，则玻璃砖的折射率n＝____________。(结果保留3位有效数字)
[解析]　(1)先在白纸上放上玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在另一侧透过玻璃砖观察，准备插第三枚大头针时，应在m1m2侧观察。
(2)插第三枚大头针时，这枚大头针应同时挡住P1和P2的像。故选C。
(3)折射率n＝＝＝≈1.43。
[答案]　(1)m1m2　(2)C　(3)1.43
3．现要估测一矩形玻璃砖的折射率n，给定的器材有：待测玻璃砖、白纸、铅笔、大头针1枚、直尺、直角三角板。实验时，先将直尺的一端O和另一点M标上明显的标记，再将玻璃砖平放在白纸上，沿其两个长边在白纸上画出两条直线AB、CD，再将直尺正面紧贴玻璃砖的左边缘放置，使O点与直线CD相交，并在白纸上记下点O、M的位置，如图所示。然后在右上方通过AB所在界面向左下方观察，调整视线方向，直到O点的像与M点的像重合，再在AB直线上插上大头针，使大头针挡住M、O的像，记下大头针P点的位置。
(1)请在原图上作出光路图。
(2)玻璃砖的折射率的表达式为n＝________(用字母P和图中已知线段字母表示)。
[解析]　(1)调整视线方向，当O点的像和M点的像重合时，从O点发出的光线经AB面折射后与从M点发出的光线经AB面反射后重合。在观察的一侧插上大头针，使大头针挡住M、O的像，则大头针的位置为折射光线射出玻璃砖的点和从M点发出的光线在AB面上的反射点，如图所示。
(2)折射率n＝＝＝。
[答案]　(1)见解析图　(2)
4．用圆弧状玻璃砖做测量玻璃折射率的实验时，先在白纸上放好圆弧状玻璃砖，在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1、P2，然后在玻璃砖的另一侧观察，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和P4，使P3挡住P1和P2的像，P4挡住P3以及P1和P2的像，在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓，如图甲所示。其中O为两圆弧所在圆的圆心，图中已画出经过P1、P2点的入射光线。
(1)在图上补画出完整的光路。
(2)为了测出玻璃砖的折射率，需要测量入射角i和折射角r，请在图中的分界面两侧画出这两个角。
(3)多次改变入射角，测得几组入射角和折射角，根据测得的入射角i和折射角r的正弦值，画出了如图乙所示的图像，由图像可知该玻璃的折射率n＝________。
[解析]　(1)P3、P4的连线与的交点即为光线从玻璃砖中射出的位置，P1、P2的连线与的交点即为光线射入玻璃砖的位置，连接这两点即可作出玻璃砖中的光路，如图所示。
(2)连接O点与光线在上的入射点所得直线即为法线，标出入射角i和折射角r如图所示。
(3)题图乙中图线的斜率k＝等于折射率n，由题图乙可知斜率为1.5，即该玻璃的折射率为1.5。
[答案]　(1)(2)见解析图　(3)1.5
5．某同学测量玻璃砖的折射率，准备了下列器材：激光笔、直尺、刻度尺、一面镀有反射膜的平行玻璃砖。如图所示，直尺与玻璃砖平行放置，激光笔发出的一束激光从直尺上O点射向玻璃砖表面，在直尺上观察到A、B两个光点，读出OA间的距离为20.00 cm，AB间的距离为6.00 cm，测得图中直尺到玻璃砖上表面的距离d1＝10.00 cm，玻璃砖厚度d2＝4.00 cm。玻璃砖的折射率n＝________，光在玻璃砖中的传播速度v＝________ m/s。(光在真空中的传播速度c＝3.0×108 m/s，结果均保留两位有效数字)
[解析]　作出光路图如图所示，
根据几何知识可得入射角i＝45°，设折射角为r，则
tan r＝，则sin r＝，折射率n＝≈1.2
光在玻璃砖中的传播速度v＝＝2.5×108 m/s。
[答案]　1.2　2.5×108
21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共41张PPT)
第四章 光
1．光的折射
第2课时　实验：测量玻璃的折射率
[实验目标]　1．知道测量玻璃的折射率的原理、方法和步骤。2．会确定入射光线、折射光线、入射角及折射角。3．学会用不同方法计算玻璃的折射率。
必备知识·自主预习储备

2．物理量的测量
入射角θ1：入射光线与_____的夹角。
折射角θ2：折射光线与_____的夹角。
三、实验器材
玻璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器、刻度尺、铅笔。
法线
法线
四、进行实验
1．把白纸用图钉钉在木板上。
2．用刻度尺画一条平行于玻璃砖一个面的直线aa′作为界面，过aa′上一点O作垂直于aa′的直线NN′作为法线，过O点画一条入射光线AO，使入射角θ1适当大些，如图所示。
3．在AO线上竖直地插两枚大头针P1、P2，在白纸上放上被测玻璃砖，使玻璃砖的______与aa′重合。
4．沿玻璃砖的另一侧面用刻度尺画一条直线bb′。
5．在玻璃砖bb′一侧白纸上竖直地立一枚大头针P3，调整视线，同时移动大头针P3的位置，当P3恰好能同时挡住玻璃砖aa′一侧所插的大头针P1、P2的像时，把大头针P3插好。
6．在玻璃砖bb′一侧再竖直地插一枚大头针P4，使P4能挡住P3本身，同时也能挡住P1、P2的像。
一个面
7．记下P3、P4的位置，移去玻璃砖，拔去大头针，过P3、P4连一条直线BO′交bb′于O′点，连接OO′，OO′就是入射光线AO在玻璃砖内的折射光线，折射角为θ2。
8．用量角器量出入射角θ1和折射角θ2的大小。
9．改变入射角θ1，重复三、四次上面的步骤，量出相应的入射角和折射角。

过原点
折射率
3．单位圆法
(1)以入射点O为圆心，以一定长度R为半径画圆，交入射光线AO于E点，交折射光线OO′于E′点，过E作NN′的垂线EH，过E′作NN′的垂线E′H′，分别交NN′于点H、H′，如图所示。
六、误差分析
1．由入射侧、出射侧所插两枚大头针的位置所确定的入射光线、出射光线的准确度会造成误差。
2．入射角和折射角的测量会造成误差。
3．折射率的计算求解会造成误差。
七、注意事项
1．实验中，玻璃砖在纸上的位置不可移动。
2．不能用手触摸玻璃砖光洁的光学面，更不能把玻璃砖当尺子用。
3．大头针应竖直插在白纸上，且玻璃砖每一侧两枚大头针P1与P2间、P3与P4间的距离应适当大些。
4．实验中入射角不宜过小或过大。
5．玻璃砖应选用宽度较大的。
探究重构·关键能力达成
类型一　实验原理与操作
【典例1】　如图1所示，某同学在“测量玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa′和bb′。O为直线AO与aa′的交点。在直线AO上竖直地插上P1、P2两枚大头针。
(1)该同学接下来要完成的必要步骤有________。
A．插上大头针P3，使P3仅挡住P2的像
B．插上大头针P3，使P3挡住P1的像和P2的像
C．插上大头针P4，使P4仅挡住P3
D．插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像
(2)过P3、P4作直线交bb′于O′，过O′作垂直于bb′的直线NN′，连接OO′，测量图中角α和β的大小，则玻璃砖的折射率n＝________。
BD

(3)如图2所示，该同学在实验中将玻璃砖界面aa′和bb′的间距画得过宽，若其他操作正确，则折射率的测量值_____(选填“大于”“小于”或“等于”)准确值。
(4)该同学准确地画好玻璃砖界面aa′和bb′后，实验过程中不慎将玻璃砖向下平移了一些，如图3所示，若其他操作正确，则折射率的测量值______(选填“大于”“小于”或“等于”)准确值。
小于　
等于
(4)如图所示，实线表示将玻璃砖向下平移后实际的光路图，而虚线是作图时所采用的光路图，通过比较发现，入射角和折射角均没有变化，则由折射定律可知，折射率的测量值等于准确值。
拓展：“测量玻璃的折射率”实验中，也可以用三棱镜、半圆形玻璃砖等进行测量。实验中只要利用“插针法”定出入射光线和出射光线，其与界面的交点就是入射点和出射点，连接入射点和出射点就能作出折射光线，一样可以测出折射率。光路图如图所示。
类型二　数据处理与分析
【典例2】　某小组做测量玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖、大头针、刻度尺、圆规、笔、白纸。
(1)下列能够提高实验准确程度的措施是________。
A．选用两光学表面间距大的玻璃砖
B．选用两光学表面平行的玻璃砖
C．选用粗的大头针完成实验
D．插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些
AD
(2)该小组用同一套器材完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如图所示，其中实验操作正确的是_______。
A　　　　B　　　　C　　　　D
D　
(3)该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于A、B点，再过A、B点作法线NN′的垂线，垂足分别为C、D点，如图所示，则玻璃的折射率n＝________(用图中线段的字母表示)。

[解析]　(1)为了减小实验误差，选用的玻璃砖前后表面间距应尽量大些，即使玻璃砖内的折射光线尽量长些，A正确；测量折射率时，只需找出入射光线的折射光线，因此玻璃砖的两光学表面可以不平行，B错误；为了减小实验误差应选用较细的大头针完成实验，C错误；同侧的两枚大头针之间的距离应尽量大些，描绘出的光线误差会较小些，D正确。
类型三　创新实验设计
【典例3】　某同学设计了一个测量液体折射率的仪器，如图所示。在一个圆形木盘上过其圆心O作两条相互垂直的直径BC、EF，在半径OA上垂直圆盘面插下两枚大头针P1、P2，并保持P1、P2的位置不变，每次测量时，让圆盘的BFC部分竖直浸入液体中，而且使液面与直径BC相平，EF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。
(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？______。
(3)作AO的延长线交圆周于K，K处所对应的折射率的值应为_____。

P4　
1
题号
1
3
5
2
4
1．在用“插针法”测量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EE′、FF′与矩形玻璃砖位置的关系分别如图甲、乙和丙所示。他们的其他操作均正确，且均以EE′为入射界面、FF′为出射界面画光路图。则
实验针对训练(三)　实验：测量玻璃的折射率
(1)甲同学测得的折射率与真实值相比__________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(2)乙同学测得的折射率与真实值相比__________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(3)丙同学测得的折射率与真实值相比__________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
题号
1
3
5
2
4
偏小　
偏小　
偏大
题号
1
3
5
2
4
题号
1
3
5
2
4
题号
1
3
5
2
4
题号
1
3
5
2
4
2．在利用“插针法”测量玻璃砖的折射率实验中，如图甲所示，实验时，先将玻璃砖平放到水平面内的白纸上，贴着玻璃砖前后两个面在纸上描点后画出直线m1m2和k1k2，然后在白纸上竖直插上两枚大头针P1、P2。
(1)准备插第三枚大头针时，应在________(选填“m1m2”或“k1k2”)侧观察。
(2)插第三枚大头针时，这枚大头针________。
A．挡住P1的像即可
B．挡住P2的像即可
C．应同时挡住P1和P2的像
题号
1
3
5
2
4
m1m2　
C　
(3)插完所需的大头针，补全光路。 图乙为光路的一部分，A1、B1均为光路上的点，分别过A1、B1作直线k1k2的垂线，垂足分别为A2、B2，测得A2O＝4.00 cm，B2O＝2.80 cm，A1O＝B1O，则玻璃砖的折射率n＝____________。(结果保留3位有效数字)
题号
1
3
5
2
4
1.43
题号
1
3
5
2
4
3．现要估测一矩形玻璃砖的折射率n，给定的器材有：待测玻璃砖、白纸、铅笔、大头针1枚、直尺、直角三角板。实验时，先将直尺的一端O和另一点M标上明显的标记，再将玻璃砖平放在白纸上，沿其两个长边在白纸上画出两条直线AB、CD，再将直尺正面紧贴玻璃砖的左边缘放置，使O点与直线CD相交，并在白纸上记下点O、M的位置，如图所示。然后在右上方通过AB所在界面向左下方观察，调整视线方向，直到O点的像与M点的像重合，再在AB直线上插上大头针，使大头针挡住M、O的像，记下大头针P点的位置。
题号
1
3
5
2
4
(1)请在原图上作出光路图。
(2)玻璃砖的折射率的表达式为n＝________(用字母P和图中已知线段字母表示)。
题号
1
3
5
2
4
见解析图　

题号
1
3
5
2
4
4．用圆弧状玻璃砖做测量玻璃折射率的实验时，先在白纸上放好圆弧状玻璃砖，在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1、P2，然后在玻璃砖的另一侧观察，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和P4，使P3挡住P1和P2的像，P4挡住P3以及P1和P2的像，在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓，如图甲所示。其中O为两圆弧所在圆的圆心，图中已画出经过P1、P2点的入射光线。
题号
1
3
5
2
4
题号
1
3
5
2
4
(1)(2)见解析图
1.5
题号
1
3
5
2
4
题号
1
3
5
2
4
5．某同学测量玻璃砖的折射率，准备了下列器材：激光笔、直尺、刻度尺、一面镀有反射膜的平行玻璃砖。如图所示，直尺与玻璃砖平行放置，激光笔发出的一束激光从直尺上O点射向玻璃砖表面，在直尺上观察到A、B两个光点，读出OA间的距离为20.00 cm，AB间的距离为6.00 cm，测得图中直尺到玻璃砖上表面的距离d1＝10.00 cm，玻璃砖厚度d2＝4.00 cm。玻璃砖的折射率n＝________，光在玻璃砖中的传播速度v＝________ m/s。(光在真空中的传播速度c＝3.0×108 m/s，结果均保留两位有效数字)
1.2　
2.5×108
[解析]　作出光路图如图所示，
题号
1
3
5
2
4

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