备考2019年高考物理一轮专题： 第55讲 实验：测定玻璃的折射率

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用“插针法”测一块两面不平行的玻璃砖的折射率．

用插针法测定玻璃砖的折射率的实验中，把P₁、P₂连线与玻璃砖表面垂线的夹角作为角，这个角过小会，过大会使从bb′面看不到P₁、P₂的；若已确定了P₁、P₂的位置，欲确定P₃的位置，应在观察时使P₃

甲同学做实验时所画的MN线（入射界面）虽与玻璃ab面重合，但PQ线却略向外平移，乙同学之间距离虽等于，但实验时玻璃砖的都相对平移了一些．取走玻璃砖后，他们分别按MN、PQ及画图求折射率，那么，甲测出的折射率将，乙测出的折射率将（填“偏大”、“偏小”或“不变”）．

某同学用插针法测量半圆形的玻璃砖的折射率，实验步骤如下：

①首先在白纸上画一条直线aa′，再画一条入射光线AO．

②然后把半圆形的玻璃砖放在白纸上，使平界面与直线aa′对齐，且使其圆心与O点对齐．

③在AO上间隔一定距离竖直地插上2枚大头针P₁、P₂ ．

一块玻璃砖用两个相互平行的表面，其中一个表面是镀银的（光线不能通过表面）．现要测定此玻璃的析射率．给定的器材还有：白纸、铅笔、大头针4枚（P₁、P₂、P₃、P₄）、带有刻度的直角三角板、量角器．实验时，先将玻璃砖放到白纸上，使上述两个相互平行的表面与纸面垂直．在纸上画出直线aa表示镀银的玻璃表面，bb′表示另一表面，如图所示．然后，在白纸上竖直插上两枚大头针P₁、P₂（位置如图）．用P₁、P₂的连线表示入射光线．

如图所示，在做《测定玻璃砖的折射率》的实验时，提供的实验器材是：两对面平行的玻璃砖一块，大头针四枚，白纸一张，直尺一把．

部分实验操作步骤如下：

①先在白纸上画出一条直线EE′，代表两种介质的分界面；再画出一直线段AB代表入射光线；然后画出分界面上B点处的法线．

②把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边与EE’对齐，然后用笔沿着玻璃砖的面画出直线FF’．

③在直线AB上竖直地插上两枚大头针G₁、G₂ ， 然后透过玻璃砖观察大头针G₁、G₂的像，调整视线方向，直到G₁的像被G₂挡住．

④再在观察的这一侧竖直地插上两枚大头针G₃、G₄ ， 用G₃挡住G₁和G₂的像，用G₄挡住G₃以及G₁、G₂的像．

⑤移去大头针和玻璃砖，过G₃、G₄的插点画直线CD，与FF’相交于C点，画出直线BC．

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ab、cd与玻璃砖位置的关系分别如图①、②和③所示，其中甲、丙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ab、cd为界面画光路图．

则甲同学测得的折射率与真实值相比（填“偏大”、“偏小”或“不变”），乙同学测得的折射率与真实值相比（填“偏大”、“偏小”或“不变”），丙同学测得的折射率与真实、值相比．

在课外探究活动中，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P₁、P₂并保持P₁、P₂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，则：

如图甲，长方形玻璃砖的上下表面是磨砂面，前侧面是光学面，后侧面是镀银面，前后面间的距离为d，现用圆规和直尺测定其折射率，主要操作如下（俯视图如图乙）

A．在木板上固定一张白纸，在白纸上画一条直线ab，并在适当位置作ab的垂线ON

B．利用圆规和直尺作∠aON角平分线AO

C．在AO上的适当位置竖直固定两枚大头针P₁、P₂

D．放上玻璃砖，使光学面的底线与ab重合

E．通过光学面观察P₁、P₂经镀银面成的像，并在视线上插一枚大头针P₃ ， 使P₃挡在P₁、P₂的像；再插一枚大头针P₄ ， 使P₄挡住P₃及P₁、P₂的像

F．连接P₄P₃并延长与ab相交于O₁ ．

在“用插针法测玻璃砖折射率“的实验中，玻璃砖的ab边与a′b′边相互平行，aa′边与bb′边不平行．某同学在白纸上仔细画出了玻璃砖的两条边线aa′和bb′，如图所示．