Question

18．（1）在“测定玻璃的折射率”的实验中，小朱同学在实验桌上看到方木板上有一张白纸，白纸上有如图甲所示的实验器材，他认为缺少一种器材，请你写出所缺器材的名称：刻度尺．老师将器材配齐后，他进行实验，图乙是他在操作过程中的一个状态，请你指出第四枚大头针应在图乙中的位置B（填“A”、“B”或“C”）．

 （2）小红利用方格坐标纸测定玻璃的折射率，如图丙所示，AO是画在纸上的直线，她在直线AO适当位置竖直插上P₁、P₂两枚大头针，放上半圆形玻璃砖（如图丙中粗黑线所示），然后插上P₃、P₄两枚大头针，以确定折射光线．其中她确定P₃大头针位置的方法应当是：透过玻璃砖看，P₃大头针挡住P₁、P₂两枚大头针的像．操作完成后，她用圆规作了一个以O为圆心，半径与玻璃砖半径相同的半圆（如图丙中虚线所示），则她测出玻璃的折射率n=1.5．

Answer 1

分析 （1）依据实验原理，及提供的实验器材，即可求解；
（2）测定半圆形玻璃砖的折射率的原理是折射定律n=$\frac{sini}{sinr}$．
他确定P₃大头针位置的方法应当是透过玻璃砖看，P₃大头针挡住P₁、P₂两枚大头针的像．②作出法线，过圆与入射光线与折射光线的交点作法线的垂线，运用数学知识求出入射角和折射角的正弦值，求出折射率．

解答 解：（1）在实验桌上看到方木板上有一张白纸，白纸上有如图甲所示的实验器材，还缺少刻度尺；
依据光的折射定律，及玻璃砖上下表面平行，那么出射光线与入射光线相互平行，因此第四枚大头针应在图乙中的位置B处，如图所示；

（2）透过玻璃砖看，P₃大头针挡住P₁、P₂两枚大头针的像．
如图，作出法线，过圆与入射光线与折射光线的交点作法线的垂线CA和DB，由数学知识得：
入射角和折射角的正弦值分别为：
   sini=$\frac{CA}{CO}$，sinr=$\frac{BD}{DO}$
其中，CO=DO，则折射率n=$\frac{sinr}{sini}$=$\frac{BD}{CA}$=$\frac{6}{4}$=1.5．
故答案为：
（1）刻度尺；  B；（2）透过玻璃砖看，P₃大头针挡住P₁、P₂两枚大头针的像；1.5．

点评 考查光的折射定律的应用，理解出射光线与入射光线平行的条件；
本题采用单位圆法测量玻璃砖的折射率，是数学知识在物理实验中的运用，简单方便．