Question

1．在“插針法測(cè)定玻璃磚的折射率”的實(shí)驗(yàn)中，取一塊半圓形玻璃磚，O為圓心，如圖所示，點(diǎn)P₁、P₂、P₃、P₄依次分別為四個(gè)插針位置，其中O、P₁、P₂三點(diǎn)在同一直線上．
（1）下列實(shí)驗(yàn)操作不正確的是C．
A．大頭針應(yīng)豎直插在紙面上
B．直線OP₂與MN的夾角不宜過小
C．在插頭針P₄時(shí)，只需讓P₄擋住P₃
D．大頭針P₁、P₂及P₃、P₄之間的距離應(yīng)適當(dāng)大些
（2）在某次測(cè)量中，測(cè)得∠P₁OF=45°，∠P₄OE=60°，則該玻璃磚的折射率為$\frac{\sqrt{6}}{2}$．
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于大頭針P₁、P₂離界面MN較近，導(dǎo)致在MN另一側(cè)無論怎樣移動(dòng)視線都無法觀察到大頭針P₁、P₂的象（其他操作均正確），其原因是在MN界面發(fā)生了全反射．

Answer 1

分析 （1）測(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)原理是折射定律，關(guān)鍵是確定出射光線，其方法是：插針時(shí)應(yīng)使P₃擋住P₁和P₂的像，P₄擋住P₁、P₂、P₃的像．P₃和P₄的連線表示出射光線．
（2）為了取得較好的實(shí)驗(yàn)效果，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理分析可知：選擇的入射角應(yīng)盡量大些；大頭針應(yīng)垂直地插在紙面上；大頭針P₁和P₂及P₃和P₄之間的距離適當(dāng)大些，這樣可以減小測(cè)量的相對(duì)誤差；
（3）測(cè)定玻璃的折射率實(shí)驗(yàn)原理是折射定律n=$\frac{sini}{sinγ}$，確定出入射角和折射角，可求得玻璃的折射率n；在ab界面，是從光密介質(zhì)斜射向光疏介質(zhì)，如果入射角大于或等于臨界角，會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象．

解答 解：（1）A、大頭針都應(yīng)垂直的插在紙面上，四根大頭針相互平行，便于確定出射光線方向，故A正確；
B、入射角應(yīng)盡量大些，可減小入射角的相對(duì)誤差．故B正確．
C、插針時(shí)應(yīng)使P₃擋住P₁和P₂的像，P₄擋住P₁、P₂、P₃的像，故C錯(cuò)誤．
D、為了減小實(shí)驗(yàn)的相對(duì)誤差，大頭針P₁和P₂及P₃和P₄之間的距離適當(dāng)大些，這樣由于相同視覺距離誤差，引起的角度誤差小些，故D正確．
本題選擇錯(cuò)誤的，故選：C；
（2）測(cè)得∠P₁OF=45°，∠P₄OE=60°，根據(jù)光的折射定律，
則該玻璃磚的折射率為n=$\frac{sin∠{P}_{4}OE}{sin∠{P}_{1}OF}$=$\frac{\sqrt{6}}{2}$；
（3）由題，光線從玻璃進(jìn)入空氣時(shí)入射角為γ，折射角為i；根據(jù)光路可逆性，當(dāng)光線從空氣射向玻璃磚時(shí)，入射角為i，則折射角為γ，故玻璃的折射率為：n=$\frac{sini}{sinγ}$；
在無論怎么調(diào)整觀察位置，都不能從MN線下側(cè)觀察到P₁、P₂的像，說明在MN界面發(fā)生了全反射，是入射角γ大于或等于臨界角C；
故答案為：（1）C；（2）$\frac{\sqrt{6}}{2}$；（3）在MN界面發(fā)生了全反射．

點(diǎn)評(píng) 本題是插針法測(cè)定玻璃磚的折射率，實(shí)驗(yàn)原理是折射定律n=$\frac{sini}{sinγ}$，要明確實(shí)驗(yàn)的操作方法和注意事項(xiàng)，知道增大測(cè)量量，可適當(dāng)減小相對(duì)誤差，注意此式的條件是光從真空進(jìn)入介質(zhì)，基礎(chǔ)題目．