资源描述
试验二 测定玻璃的折射率
留意事项
1．玻璃砖应选用厚度、宽度较大的。
2．大头针要插得竖直，且间隔要大些。
3．入射角不宜过大或过小，一般在15°～75°之间。
4．玻璃砖的折射面要画准，不能用玻璃砖界面代替直尺画界线。
5．试验过程中，玻璃砖和白纸的相对位置不能转变。
热点一 试验原理和基本操作
【例1】 “测定玻璃的折射率”试验中，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，应使它________。如图1所示是在白纸上留下的试验痕迹，其中直线a、a′是描在纸上的玻璃砖的两个边。依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1
解析
测定玻璃折射率的试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拦住前面的A、B的像来确定C，同样插入大头针D拦住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FG，连接OO′，以O点为圆心画圆，分别交AB、OO′于E、Q两点，分别过E、Q向GF作垂线EG、FQ并用毫米刻度尺测其长度，如图所示，依据n＝可得：n＝＝1.8。
答案 拦住C及A、B的像 1.8(1.6～1.9)
【变式训练】
1．如图2画有直角坐标系xOy的白纸位于水平桌面上，M是放在白纸上的半圆形玻璃砖，其底面的圆心在坐标原点，直边与x轴重合。OA是画在纸上的直线，P1、P2为竖直地插在直线OA上的两枚大头针，P3是竖直地插在纸上的第三枚大头针，α是直线OA与y轴正方向的夹角，β是直线OP3与y轴负方向的夹角。只要直线OA画得合适，且P3的位置取得正确，测出角α和β，便可求得玻璃的折射率。
图2
某同学在用上述方法测量玻璃的折射率时，在他画出的直线OA上竖直地插上了P1、P2两枚大头针，但在y<0的区域内，不管眼睛放在何处，都无法透过玻璃砖看到P1、P2的像，他应实行的措施是______________
______________。
若他已透过玻璃砖看到了P1、P2的像，确定P3位置的方法是________。若他已正确地测出了α、β的值，则玻璃的折射率n＝________。
解析 无法看到P1、P2的像是OA光线的入射角过大，发生全反射的原因。P3能拦住P1、P2的像说明OP3是OA的折射线。
答案 另画一条更靠近y轴正方向的直线OA；把大头针P1、P2竖直插在所画的直线上，直到在y<0区域透过玻璃砖能看到P1、P2的像 插上大头针P3，使P3刚好能拦住P1、P2的像；
热点二 数据处理与误差分析
【例2】 如图3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拦住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。
图3
(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，为较便利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________。
(2)该同学在插大头针P3前不当心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
解析 (1)sin θ1＝，sin θ2＝，因此玻璃的折射率
n＝＝＝，因此只需测量l1和l3即可。
(2)当玻璃砖顺时针转过一个小角度时，在处理数据时，认为l1是不变的，即入射角不变，而l3减小，所以测量值n＝将偏大。
答案 (1)l1和l3 n＝ (2)偏大
【变式训练】
2．如图4甲所示为光学试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试验中，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位置的针正好拦住插在a、b位置的针的像，但最终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4
解析
光学面若被手接触污染，会影响观看效果，增加试验误差；分别连接cd和ce并延长到界面，与界面分别交于f、g两点，由n＝不难得出用d点得到的折射率值较小，过c点的出射光线应平行于ab，利用直尺比对并认真观看，可知ec∥ab，故用e点得到的折射率值误差较小。
答案 光学 d e
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