[教材实验·练基础]
1.某同学做“测定玻璃的折射率”实验时，用他测得的多组入射角θ1与折射角θ2作出sin θ1－sin θ2图象如图实－14－8所示。下列判断中正确的是( )
图实－14－8
A．他做实验时，研究的是光线从空气射入玻璃的折射现象
B．玻璃的折射率为0.67
C．玻璃的折射率为1.5
D．玻璃的临界角的正弦值为0.67
解析：选ACD 由sin θ1－sin θ2图线可知＝＝1.5＞1，而介质的折射率都比真空(或空气)的n0＝1大，故光是从空气射入玻璃的，入射角为θ1，A项正确；由折射率定义知n＝1.5，C项正确，B项错误；由临界角定义可知临界角的正弦值sin C＝＝0.67，D项正确。
2．(2012·江苏高考)“测定玻璃的折射率”实验中，在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针A、B，在另一侧再竖直插两个大头针C、D。在插入第四个大头针D时，要使它________。如图实－14－9是在白纸上留下的实验痕迹，其中直线a、a′是描在纸上的玻璃砖的两个边。根据该图可算得玻璃的折射率n＝________。(计算结果保留两位有效数字)
图实－14－9
解析：测定玻璃折射率的实验是利用大头针得到进入玻璃的入射光线，在另一侧插入大头针挡住前面的A、B的像来确定C，同样插入大头针D挡住C及A、B的像，C和D确定了出射光线，利用入射点和出射点的连线来确定折射光线，作出法线，用量角器量出入射角θ1和折射角θ2，从而利用折射定律n＝确定玻璃的折射率。
答案：挡住C及A、B的像 1.8(1.6～1.9都算对)
3．(2012·重庆高考)如图实－14－10甲所示为光学实验用的长方体玻璃砖，它的________面不能用手直接接触。在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔a、b、c的位置相同，且插在c位置的针正好挡住插在a、b位置的针的像，但最后一个针孔的位置不同，分别为d、e两点，如图乙所示。计算折射率时，用________(填“d”或“e”)点得到的值较小，用________(填“d”或“e”)点得到的值误差较小。
图实－14－10
解析：光学面若被手接触污染，会影响观察效果，增加实验误差，故玻璃砖的光学面不能用手直接触摸，第一空填“光学”，计算玻璃折射率时，需将c点与d或e点连接，即为出射光线，连接d时，入射光ab的折射角更大，计算出的折射率更小，第二空填“d”，又因长方体玻璃砖两光学面平行，出射光与入射光应该平行，根据图中d、e两点的位置，用e点时出射光与入射光更接近于平行，误差更小，第三空应填“e”。
答案：光学 d e
[改进实验·练能力]
1．在用插针法测定玻璃的折射率的实验中，某同学操作步骤如下：
①用图钉将记录光路的白纸固定在平板上；
②手拿玻璃砖的毛面或棱，将其轻放在白纸上；
③用铅笔环绕玻璃砖画出边界aa′和bb′；
④在aa′上选择一点O，作为不同入射角的入射光线的共同入射点，画出入射角θ1分别为0°、30°、45°的入射光线；
⑤用“插针法”分别得到各条入射光线的出射光线，观察时着重看大头针针帽是否在一条直线上，取下玻璃砖、大头针，连接各针孔，发现所画折射光线中有两条相交，量出各个折射角θ2；
⑥按公式分别计算，取三个值的算术平均值。
(1)以上步骤中有错误或不妥之处的是________；
(2)应改正为______________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)有错误或不妥之处的是③④⑤。
(2)③中应先画出一条直线，把玻璃砖的一边与其重合，再使直尺与玻璃砖的界面对齐，移开玻璃砖后再画边界线；④中入射角要取0°以外的三组数据；⑤中大头针要竖直插牢，观察时看针脚是否在同一条直线上。
答案：见解析
2. (2011·天津高考)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。开始玻璃砖的位置如图实－14－11中实线所示，使大头针 P1、P2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，同时在玻璃砖的直径边一侧观察 P1、P2 的像，且 P2 的像挡住 P1 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。此时只须测量出________，即可计算出玻璃砖的折射率。请用你的测量量表示出折射率 n ＝________。
图实－14－11
解析：“P2挡住P1的像的现象恰好消失”意味着刚好发生全反射现象，此时玻璃砖内光线的入射角恰好等于临界角C，玻璃砖转过θ，入射光路的法线也转过同样的角度，入射角θ＝C。根据n＝得n＝。
答案：玻璃砖直径边绕O点转过的角度 θ
3．一块玻璃砖有两个相互平行的表面，其中一个表面是镀银的(光线不能通过此表面)。现要测定此玻璃砖的折射率，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。在纸面上画出直线aa′和bb′，aa′表示镀银的玻璃表面，bb′表示另一表面，如图实－14－12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。
图实－14－12
(1)为了测量折射率，应如何正确使用大头针P3、P4?
试在图实－14－12中标出P3、P4的位置。
(2)然后，移去玻璃砖与大头针。试在图实－14－12中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角θ1与折射角θ2。简要写出作图步骤。
(3)写出用θ1、θ2表示的折射率公式为n＝________。
解析：(1)在bb′一侧观察P1、P2(经过bb′折射、aa′反射，再经过bb′折射)的像，在适当的位置插上P3，使得P3与P1、P2的像在一条直线上，即让P3挡住P1、P2的像；再插上P4，让它挡住P2及P1的像和P3，P3、P4的位置如图所示。
(2)①过P1、P2作直线与bb′交于O；
②过P3、P4作直线与bb′交于O′；
③利用刻度尺找到OO′的中点M；
④过O点作bb′的垂线CD，过M点作bb′的垂线与aa′相交于N，如图所示，连接ON；
⑤∠P1OD＝θ1，∠CON＝θ2。
(3)由折射率的定义可得n＝。
答案：见解析