Question

16．圖1是某同學用平行玻璃磚測玻璃折射率的實驗，圖中aa′和bb′分別代表玻璃磚的兩個界面．

（1）若AO代表入射光線O′B代表出射光線，則OO′代表折射光線，玻璃的折射率可以用公式n=$\frac{sini}{sinr}$進行計算．
（2）若實驗中，已畫好玻璃磚界面aa′和bb′，不慎將玻璃磚向上平移了一些，放在圖中所示公交車，實驗中其他操作均正確，測得的折射率將C．
A．偏大    B．偏小    C．不變    D．無法確定
（3）若實驗中利用了圖3所示的玻璃磚，以插針法測玻璃的折射率，如圖P₁、P₂、P₃、P₄為插針位置，由于玻璃磚的兩個面aa′和bb′明顯不平行，那么P₁P₂和P₃P₄不平行（填“平行”或“不平行”）；這件事對測得的折射率無（填“有”或“無”）影響．
（4）如圖4所示，用插針法測定玻璃磚折射率的實驗中，甲、乙、丙三位同學在紙上畫出的界面aa′和bb′與玻璃磚位置的關系分別如圖中的①、②和③所示，其中甲、丙兩同學用的是矩形玻璃磚，乙同學用的是梯形玻璃磚，他們的其他操作均正確，且均以aa′和bb′為界面畫光路圖，則：
①甲同學測得的折射率與真實值相比偏�。ㄌ睢捌�大”“偏小”或“不變”）．
②乙同學測得的折射率與真實值相比不變（填“偏大”、“偏小”或“不變”）
③丙同學測得的折射率與真實值相比不確定．

Answer 1

分析 測定玻璃的折射率的實驗原理是折射定律n=$\frac{sini}{sinr}$．若已畫好玻璃磚界面aa′和bb′后，作光路圖時，就以aa′為邊界，根據(jù)實際的邊界與作圖的邊界不同，作出光路圖，比較將玻璃磚向上平移時，入射角和折射角的關系，分析誤差情況；
用插針法測定玻璃磚折射率的實驗原理是折射定律n=$\frac{sini}{sinr}$，作出光路圖，確定折射光線的偏折情況，分析入射角與折射角的誤差，來確定折射率的誤差．

解答 解：（1）若AO代表入射光線O′B代表出射光線，則OO′代表折射光線，
玻璃的折射率可以用公式：n=$\frac{sini}{sinr}$；
（2）經(jīng)過玻璃磚的光路如圖中1所示，由于所作的玻璃磚分界線不是實際的分界線，如圖2中虛線所示，由幾何知識可知，測出的折射角與正確操作時相同．
根據(jù)折射定律n=$\frac{sini}{sinr}$得知，測得的折射率將不變．故C正確；
（3）無論玻璃磚的兩個面aa′和bb′是否平行，進入玻璃時折射光線射到的位置固定不變，即P₂P₃在bb′面上照射的位置固定，
但是aa′和bb′不平行時在bb′面的入射角比平行時的入射角大，則折射角也會變大，但折射角增大的度數(shù)與入射角增大的度數(shù)不相等，故P₁P₂和P₃P₄ 不平行；
測折射率時，只要操作正確，與玻璃磚形狀無關，故玻璃的兩個光學面aa′、bb′不平行，對玻璃折射率的測定結果沒有影響；
（4）甲同學測量的光路圖如圖甲所示，真實值n=$\frac{sini}{sinr}$，測量值n′=$\frac{sini}{sinr′}$，因r′＞r，故n＞n′，所以甲同學測得的折射率與真實值相比偏��；
乙同學測量的光路圖如圖乙所示，測量值n=$\frac{sini}{sinr}$，與真實值相等；
丙同學的測量可能出現(xiàn)三種可能，光路圖如圖丙所示，當出射點為c時，測量值與真實值相同，當出射點在c左側時，測量值小于真實值，當出射點在c點右側時，測量值大于真實值，故丙同學測得的折射率與真實值相比可能偏大，可能偏小，可能不變．

故答案為：（1）折射光線，n=$\frac{sini}{sinr}$；（2）C；（3）不平行，無；（4）偏��；不變；可能偏大，可能偏小，可能不變．

點評 本題關鍵是作出光路圖，分析實際邊界與作圖邊界不同時，測出的折射角與正確操作時折射角的關系相同；
對于本實驗的實驗誤差，要緊扣實驗原理，運用作圖法，確定出入射角與折射角的誤差，即可分析折射率的誤差．對平行玻璃玻璃磚特性，可根據(jù)折射定律和光路可逆性原理來理解；
對于實驗誤差，要緊扣實驗原理，用作圖法，確定出入射角與折射角的誤差，即可分析折射率的誤差．