Question

9．在“测玻璃的折射率”实验中：
（1）为了取得较好的实验效果，下列操作正确的是C
A．必须选用上下表面平行的玻璃砖；
B．选择的入射角应尽量小些；
C．大头针应垂直地插在纸面上；
D．大头针P1和P2及P3和P4之间的距离尽量小些．
（2）某同学在量入射角和折射角时，由于没有量角器，在完成了光路图以后，以O点为圆心，OA为半径画圆，交OO′延长线于C点，过A点和C点作垂直法线的直线分别交于B点和D点，如图1所示，若他测得AB=6cm，CD=4cm，则可求出玻璃的折射率n=1.5．
（3）某同学在画界面时，不小心将两界面aa′、bb′间距画得比玻璃砖宽度大些，如图2所示，则他测得折射率偏小（选填“偏大”“偏小”或“不变”）．

Answer 1

分析 （1）为了取得较好的实验效果，根据实验原理分析可知：玻璃砖上下表面不一定要平行，选择的入射角应尽量大些；大头针应垂直地插在纸面上；大头针P₁和P₂及P₃和P₄之间的距离适当大些，这样可以减小测量的相对误差．
（2）根据几何知识求出入射角和折射角的正弦值，再求解折射率．
（3）根据折射定律，分析入射角和折射角的误差，即可分析折射率的误差．

解答 解：（1）A、作插针法测定折射率时，玻璃砖上下表面不一定要平行．故A错误．
B、为了减小测量的相对误差，选择的入射角应尽量大些，效果会更好．故B错误．
C、为了准确确定入射光线和折射光线，大头针应垂直地插在纸面上；故C正确．
D、大头针P₁和P₂及P₃和P₄之间的距离适当大些时，相同的距离误差，引起的角度误差会减小，角度的测量误差会小些．故D错误．
故选：C；
（2）图中P₁P₂作为入射光线，OO′是折射光线，设光线在玻璃砖上表面的入射角为i，折射角为r，则由几何知识得到：
sini=$\frac{AB}{AD}$
sinr=$\frac{CD}{OC}$
又AO=OC
则折射率：
n=$\frac{sini}{sinγ}=\frac{AB}{CD}$=$\frac{6cm}{4cm}=1.5$．
（3）用插针法“测定玻璃砖折射率”的实验原理是折射定律n=$\frac{sini}{sinγ}$；
某同学画出的ab和cd都比实际侧面向外侧平移了一些，但在画光路图时，将入射点、出射点分别确定在ab、cd上，如图，实线表示实际的光路图，虚线表示乙同学画图时光路图，入射角测量没有误差，而折射角偏大，则根据折射定律得知，测出的折射率n将偏小．
故答案为：（1）C；（2）1.5；（3）偏小．

点评 本题是插针法测定玻璃砖的折射率，实验原理是折射定律，采用单位圆法处理数据，根据原理分析实验误差．