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2020高考物理一轮复习第15章光学、电磁波与相对论（4份）
2020高考物理一轮复习第15章光学、电磁波与相对论（4份）
资料简介
实验十五：测定玻璃的折射率
一、实验原理与操作
二、数据处理与分析
1.
数据处理
(1)
计算法：计算每次折射率
n
，求出平均值
.
(2)
图象法
(
如图
S15-1
所示
)
图
S15-2
图
S15-1
(3)
单位圆法
(
如图
S15-2
所示
)
三、误差分析
1.
确定入射光线、出射光线时的误差
.
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的误差
.
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
.
四、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
.
【
基础自测
】
1.
在测定玻璃的折射率的实验中，对一块两面平行的玻璃
砖，用“插针法”找出与入射光线对应的出射光线
.
现有甲、乙、
丙三位同学分别做出如图的三组插针结果
.
从图上看，肯定把针
插错了的同学有
________.
图
S15-3
解析：
光线透过平行玻璃砖时出射光线与入射光线平行，
且从空气射入玻璃砖时入射角大于折射角，因而光线透出时相
对于入射光线向右下侧发生偏移，由图可知，甲乙图中出射光
线不符合事实，肯定插错了
.
答案：
甲、乙
考点
1
数据处理
【
典题
1
】
(2018
年甘肃民勤三中月考
)
如图
S15-4
所示，用
某种透光物制成的直角三棱镜
ABC
；在垂直于
AC
面的直线
MN
上插两枚大头针
P
1
、
P
2
，在
AB
面的左侧透过棱镜观察大头针
P
1
、
P
2
的像，调整视线方向，直到
P
1
的像
________________
，
再在观察的这一侧先后插上两枚大头针
P
3
、
P
4
，使
P
3
_______
，
P
4
________.
记下
P
3
、
P
4
的位置，移去大头针和三棱镜，过
P
3
、
P
4
的位置作直线与
AB
面相交于
D
，量出该直线与
AB
面的夹角
为
45°.
则该透光物质的折射率
n
＝
______
，并在图中画出正确
完整的光路图
.
图
S15-4
解析：
在
AB
面的左侧透过棱镜观察大头针
P
1
、
P
2
的像，
调整视线方向，直到
P
1
的像被
P
2
的像挡住，再在观察的这一
侧先后插上两枚大头针
P
3
、
P
4
，使
P
3
挡住
P
1
、
P
2
，
P
4
挡住
P
1
、
P
2
以及
P
3
的像
.
则知
P
1
、
P
2
在入射光线上，
P
3
、
P
4
在出射光线，
连接
P
1
、
P
2
作为入射光线，连接
P
3
、
P
4
，作为
出射光线，再画出折射光线，如图
D79.
由几何知
识得到入射角
i
＝
30°
，又折射角
r
＝
45°
，则折射
率
图
D79
答案：
(1)
让
P
2
的像挡住
(2)
挡住
P
1
、
P
2
的像
(3)
挡住
P
3
以及
P
1
、
P
2
的像
(4)
(5)
如图
D80
所示
.
图
D80
考点
2
误差分析
【
典题
2
】
在“用插针法测定玻璃砖折射率”的实验中，
甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面
aa
′
、
bb
′
与玻璃砖位
置的关系分别如图
S15-5①
、②和③所示，其中甲、丙两同学用
的是矩形玻璃砖，
乙同学用的是梯形玻璃砖
.
他们的其他操作均
正确，且均以
aa
′
、
bb
′
为界面画光路图
.
图
S15-5
(1)
甲同学测得的折射率与真实值相比
________(
填“偏
大”“偏小”或“不变”
).
(2)
乙同学测得的折射率与真实值相比
________(
填“偏
大”“偏小”或“不变”
).
(3)
丙同学测得的折射率与真实值相比
_________________.
解析：
(1)
用图①
测定折射率时，玻璃中折射光线偏折大了，
所以折射角增大，折射率变小；
(2)
用图②测定折射率时，只要
操作正确，与玻璃砖形状无关；
(3)
用图③测定折射率时，无法
确定折射光线偏折的大小，所以
测得的折射率可能偏大、可能
偏小、可能不变
.
答案：
(1)
偏小
(2)
不变
(3)
可能偏大、可能偏小、可能不变
考向
1
实验操作的创新
根据全反射的条件，使入射光从透明介质向空气传播，调
节入射角的大小，使其恰好发生全反射，这时的入射角就是临
界角，根据临界角公式求出折射率的大小
.
【
典题
3
】
某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半
圆形玻璃砖的折射率
.
开始时玻璃砖的位置如图
S15-6
中实线所
示，使大头针
P
1
、
P
2
与圆心
O
在同一直线上，该直线垂直于玻
璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心
O
缓慢转动，同时在玻璃
砖直径边一侧观察
P
1
、
P
2
的像，且
P
2
的像挡住
P
1
的像
.
如此观察，当玻璃砖转到图中虚线位置时，上
述现象恰好消失
.
此时只需测量出
______________
，
即可计算出玻璃砖的折射率
.
请用你的测量值表示
出折射率：
________.
图
S15-6
解析：
由题意可知，当玻璃砖转过某一角度
θ
时，刚好发生
全反射，在直径边一侧观察不到
P
1
、
P
2
的像，画出如图
D81
所
答案：
玻璃砖直径边绕
O
点转过的角度
θ
图
D81
考向
2
数据处理的创新
使入射光线的入射角一定，根据不同位置折射角的大小，
由折射率的定义式算出折射率的大小
.
【
典题
4
】
学校开展研究性学习，某研究小组的同学根据
所学的光学知识，设计了一个测量液体折射率的仪器，如图
S15-7
所示
.
在一圆盘上，过其圆心
O
作两条互相垂直的直径
BC
、
EF
，在半径
OA
上，垂直盘面插下两枚大头针
P
1
、
P
2
，并保持
P
1
、
P
2
位置不变，每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体
中，而且总使得液面与直径
BC
相平，
EF
作为界面的法线，而
后在图中右上方区域观察
P
1
、
P
2
的像，并在圆周上插上大头针
P
3
，使
P
3
正好挡住
P
1
、
P
2
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
P
3
所插的位置，就
可直接读出液体折射率的值，则：
图
S15-7
(1)
若
∠
AOF
＝
30°
，
OP
3
与
OC
的夹角为
30°
，则
P
3
处所对
应的折射率的值为
________.
(2)
图中
P
3
、
P
4
两位置
________
处所对应的折射率值大
.
(3)
作
AO
的延长线交圆周于
K
，
K
处所对应的折射率值应
为
________.
(2)
图中
P
4
对应的入射角大于
P
3
所对应的入射角，所以
P
4
对应的折射率大
.
(3)
因
A
、
O
、
K
在一条直线上，入射角等于折射角，所以
K
处对应的折射率为
1.
答案：
(1)1.73
(2)
P
4
(3)1
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