Question

11．（1）“测定玻璃折射率”的实验中，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，要使它挡住大头针D与大头针A、B的像，如图1在白纸上留下的实验痕迹，其中直线a、a′是描在纸上的玻璃砖的两个边，根据该图用直尺画出光路图，并说明所要测量的物理量（用符号和文字说明）入射角i与折射角r，并据此写出求玻璃砖的折射率的表达式n=$\frac{sini}{sinr}$．
（2）若做实验时，某同学在纸上画玻璃砖的两个界面ab和cd时不慎使cd边与玻璃砖的边没对齐，如图2所示，其后的操作都正确，但画光路图时，将出射点确定在cd上，则测出的n值将偏小．（填“偏大”、“偏小”或“不变”）．

Answer 1

分析 用“插针法”测定玻璃的折射率的原理是折射定律n=$\frac{sini}{sinr}$，关键是确定折射光线，方法是：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，使C挡住A、B的像，要使D挡住C和A、B的像．作出入射光线和折射光线，画出光路图，用量角器量出入射角和折射角，由折射定律算出折射率；
用插针法测定玻璃砖折射率的实验原理是折射定律n=$\frac{sini}{sinr}$，作出光路图，分析入射角与折射角的误差，来确定折射率的误差．

解答 解：（1）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，使C挡住A、B的像，要使D挡住C和A、B的像，说明CD在AB的出射光线上，CD连线即为AB的出射光线．
作出光路图如图1，入射角i，折射角r，则折射率n=$\frac{sini}{sinr}$．

（2）如图2所示，红线表示将玻璃砖向上平移后实际的光路图，而黑线是作图时所采用的光路图，可见，入射角没有变化，折射角的测量值偏大，则由n=$\frac{sini}{sinr}$得，折射率测量值偏小；
故答案为：（1）挡住大头针D与大头针A、B的像；入射角i与折射角r；$\frac{sini}{sinr}$； （2）偏小．

点评 解决本题的关键理解和掌握实验的原理和实验的方法，其中实验原理是实验的核心；
对于实验误差，要紧扣实验原理，用作图法，确定出入射角与折射角的误差，即可分析折射率的误差．