4.2 实验：测定玻璃的折射率 分层同步练习 -2025-2026学年高二上学期物理教科版选择性必修第一册

2.实验：测定玻璃的折射率

一、基础巩固

1.(多选)某同学用“插针法”做测定玻璃折射率实验时,他的方法和操作步骤都正确无误,但他处理实验记录时,发现玻璃砖的两个光学面aa'和bb'不平行,如图所示,则(　　)

A.P1P2与P3P4两条直线平行

B.P1P2与P3P4两条直线不平行

C.他测出的折射率偏大

D.他测出的折射率不受影响

2.(多选)图(a)为某同学利用半圆形玻璃砖测定玻璃折射率n的装置示意图,AO、DO分别表示某次测量时,光线在空气和玻璃中的传播路径。在正确操作后,他利用测出的数据作出了图(b)所示的折射角正弦值(sin r)与入射角正弦值(sin i)的关系图像。则下列说法正确的是(　　)

(a)

(b)

A.光由D经O到A

B.该玻璃砖的折射率n=1.5

C.若由空气进入该玻璃砖中,光的频率变为原来的

D.若以60°角由空气进入该玻璃砖中,光的折射角的正弦值为

3.在“测定玻璃的折射率”实验中,某同学经正确操作插好了4枚大头针,如图(a)所示。

(a)

(1)请在图(b)中画出完整的光路图。

(b)

(2)对画出的光路图进行测量和计算,求得该玻璃砖的折射率n=　　　　。(结果保留三位有效数字) 

(3)为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象,某同学做了两次实验,经正确操作插好了8枚大头针,如图(c)所示。图中P1和P2是同一入射光线上的2枚大头针,其对应出射光线上的2枚大头针是P3和　　　。(选填“A”或“B”) 

(c)

4.如图所示,用“插针法”测量一等腰三角形玻璃砖(侧面分别记为A和B、顶角大小为θ)的折射率。

 (1)在白纸上画一条直线ab,并画出其垂线cd,交于O点;

(2)将侧面A沿ab放置,并确定侧面B的位置ef;

(3)在cd上竖直插上大头针P1和P2,从侧面B透过玻璃砖观察P1和P2,插上大头针P3,要求P3能挡住　　　　(选填“P1”“P2”或“P1和P2”)的虚像; 

(4)确定出射光线的位置　　　　(选填“需要”或“不需要”)第四枚大头针; 

(5)撤去玻璃砖和大头针,测得出射光线与直线ef的夹角为α,则玻璃砖折射率n=　　　　　。 

二、能力提升

1.如图所示,某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率。在平铺的白纸上垂直纸面插大头针P1、P2确定入射光线,并让入射光线过圆心O,在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针P3,使P3挡住P1、P2的像,连接OP3,图中MN为分界线,虚线半圆与玻璃砖对称,B、C分别是入射光线、折射光线与圆的交点,AB、CD均垂直于法线并分别交法线于A、D点。

(1)设AB的长度为l1,AO的长度为l2,CD的长度为l3,DO的长度为l4,为较方便地表示出玻璃砖的折射率,需用刻度尺测量　　　　,则玻璃砖的折射率可表示为　　　　。