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实验十二
测定玻璃的折射率
1.实验目的
测定玻璃的折射率，掌握光发生折射的入射角和折射角的确
定方法.
2.实验原理
用插针法找出与入射光线 AO 对应的出射光线 O′B，确定出
O′点，画出折射光线 OO′，然后测量出角θ1 和θ2，根据 n＝
计算玻璃的折射率.
3.实验器材
白纸、图钉、大头针、直尺、铅笔、量角器、平木板、长方
形玻璃砖等.
4.实验步骤
(1)铺白纸、画线
①如图所示，将白纸用图钉按在平木板上，
先在白纸上画出一条直线 aa′作为界面，过 aa′上
的一点 O 画出界面的法线 NN′，并画一条线段AO
作为入射光线；
②把玻璃砖平放在白纸上，使它的长边跟 aa′对齐，画出玻璃
砖的另一条长边 bb′.
(2)插针与测量
①在线段AO上竖直地插上两枚人头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线的方向，直到P1的像被P2挡住，再在观察的这一侧依次插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P1、P2的像及P3，记下P3、P4的位置；
②移去玻璃砖，连接 P3、P4 并延长交 bb′于 O′，连接 OO′即
为折射光线，入射角θ1＝∠AON，折射角θ2＝∠O′ON′；
③用量角器测出入射角和折射角，查出它们的正弦值，将数
据填入表格中；
④改变入射角θ1，重复实验步骤，列表记录相关测量数据.
5.数据处理.
n
(1)计算法：计算每次折射率 n，求出平均值 .
(2)图像法(如图所示)
(3)单位圆法(如图所示)
6.误差分析
(1)确定入射光线、出射光线时产生误差.故入射侧、出射侧所
插两枚大头针间距离宜大点.
(2)测量入射角与折射角时产生误差.故入射角不宜过小，但也
不宜过大，过大则反射光较强，出射光较弱.
7.注意事项
(1)玻璃砖要用厚度较大的.
(2)入射角应在 30°到 60°之间.
(3)大头针要竖直插在白纸上，且距离应尽量大一些.
考点 实验原理与操作
【典题 1】(2022 年天津静海联考)如图所示，某同学在“测
定玻璃砖的折射率”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 OA 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 aa′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)如果在实验过程中不小心将玻璃砖向上平移了一些，bb′移
到图中虚线位置，而在作光路图时 aa′不变，则所测得的折射率将
________(填“偏大”“偏小”或“不变”).
(4)若所使用的玻璃砖的 bb′与 aa′不平行，其他操作无误，则
所测得的折射率将______(填“偏大”“偏小”或“不变”).
解析：(1)确定 P3 大头针的位置的方法是插上大头针 P3，使
P3 挡住 P1、P2 的像.确定 P4 大头针的位置的方法是插上大头针 P4，
使 P4 挡住 P3 和 P1、P2 的像，A、C 错误，B、D 正确.
(2)如题图，光线在 aa′面的入射角为α，折射角为β，则根据折
(3)如果在实验过程中不小心将玻璃砖向上平移了一些，bb′
移到图中虚线位置，而在作光路图时 aa′不变，作出光路图(如图
，可知所测得的折射率将偏大.
所示)时，线①表示作图时所用的光路，线②表示实际的光路，可
见，测量得到的入射角没有变化，而折射角偏小，根据折射率公
式 n＝
sin α
sin β
答案：(1)BD (2)
(4)测折射率时，只要操作正确，与玻璃砖形状无关.所以若所
使用的玻璃砖的 bb′边与 aa′不平行(如图所示)，其他操作无误，则
所测得的折射率将不变.
sin α
sin β
(3)偏大 (4)不变
实验原理
的创新 多数测玻璃折射率的实验原理是根
据光的折射定律，本实验应用光的
反射
实验器材
的创新 选用截面为圆形的玻璃砖，利用通
过圆心的光线不改变传播方向的特
点计算玻璃的折射率
【典题 2】(2022 年广东梅州模拟)一位同学用“插针法”测两
面平行的玻璃砖的折射率.
(1)该同学在量入射角和折射角时，由于没有量角
器，在完成了光路图以后，以 O 点为圆心，OA 为半
径画圆，交 OO′延长线于 C 点，过 A 点和 C 点作垂
线分别交过 O 点的竖直线于 B 点和 D 点，如图所示.
测量有关线段长度，可得玻璃的折射率 n＝_______
(用图中线段字母表示).
(2)这种方法________(填“能”或“不能”)测量两面不平行
的玻璃砖的折射率.
答案：(1)
解析：(1)图中 AO 作为入射光线，OO′是折射光线，设光线在
玻璃砖上表面的入射角为 i，折射角为 r，则由几何知识得到 sin i
(2)如果操作无误，则这种方法同样能测量两面不平行的玻璃
砖的折射率.
AB
CD
(2)能

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