2026届高考物理一轮复习讲义：第十四章 实验十七 测量玻璃的折射率

  实验十七  测量玻璃的折射率

一、实验目的

1．测量玻璃的折射率。

2．掌握光线发生折射时入射角和折射角的确定方法。

二、实验原理

如图所示，当光线AO以一定的入射角θ1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光线O′B，从而得出折射光线OO′和折射角θ2，再根据n＝或n＝计算出玻璃的折射率。

三、实验器材

两侧面平行的玻璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器、刻度尺、铅笔。

四、实验步骤

1．用图钉把白纸固定在木板上。

2．在白纸上画一条直线aa′，并取aa′上的一点O为入射点，作出过O点的法线MM′。

3．画出线段AO作为入射光线，并在AO上插上P1、P2两个大头针。

4．在白纸上放上玻璃砖，使玻璃砖的一条长边与直线aa′对齐，并画出另一条长边的对齐线bb′。

5．眼睛在bb′的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向，使P1的像被P2的像挡住，然后在眼睛这一侧插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，再插上P4，使P4挡住P3和P1、P2的像。

6．移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P3、P4的针孔位置确定出射光线O′B及出射点O′，连接O、O′得线段OO′，即为相应的折射光线。

7．在白纸上描出光线的径迹，测量相应的角度。

8．改变入射角重复上述步骤，将数据填入相应表格。

五、数据处理

1．计算法：用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin θ2。算出不同入射角时的，并取平均值。

2．图像法：作sin θ1－sin θ2图像：改变不同的入射角θ1，测出不同的折射角θ2，作sin θ1－sin θ2的图像，由n＝可知图像应是过原点的直线，如图所示，其斜率为折射率。

3．辅助线段法：利用直尺作辅助线，测出辅助线的长度，求玻璃的折射率。

如图所示，作辅助线AB垂直于OB，量出、，作辅助线CD垂直于OD，量出、，则sin θ1＝，sin θ2＝，即可求出：n＝。

4．“单位圆法”：以入射点O为圆心，以一定的长度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′，如图所示，sin θ1＝，sin θ2＝，OE＝OE′＝R，则n＝＝。只要用刻度尺量出EH、E′H′的长度就可以求出n。

六、注意事项

1．实验时，将大头针尽可能竖直地插在纸板上，并且使P1与P2之间、P3与P4之间距离适当大一些，这样可以减小确定光路方向时出现的误差。

2．入射角θ1应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜太大，太大会导致反射光太强、折射光

太弱，不易确定P3、P4的位置。

3．在操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁光学面，更不能把玻璃砖当尺子画界线。

4．在实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。

（2025·江西·联考题）（1）（多选）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。下面关于该实验的说法正确的是________。

A．插上大头针P3，使P3挡住P2、P1的像

B．插上大头针P4，使P4挡住P3和P2、P1的像

C．为了减小作图误差，P3和P4的距离应适当大些

D．为减小测量误差，P1、P2的连线与玻璃砖界面的夹角应越大越好

E．若将该玻璃砖换为半圆形玻璃砖，仍可用此方法测量玻璃的折射率

          

（2）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，用圆规以O点为圆心，OA为半径画圆，交OO′延长线于C点，过A点和C点作垂直于法线的直线分别交于B点和D点，如图2所示，若他测得AB＝7.5 cm，CD＝5 cm，则可求出玻璃的折射率n＝________。

（3）若该同学在纸上画出的界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系如图3所示，他的其他操作均正确，且均以aa′、bb′为界面画光路图。则该同学测得的折射率测量值________真实值（选填“大于”“小于”或“等于”）。

答案　（1）ABCE　（2）1.5　（3）小于

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，故A、B正确；根据“两点确定一条直线”知，大头针间的距离太小，引起的作图误差会较大，故P3、P4之间的距离适当大些，可以提高准确度，故C正确；入射角θ1即P1和P2的连线与法线的夹角尽量大些，即P1、P2的连线与玻璃砖界面的夹角适当小些，折射