题目内容

17.如图所示,画有直角坐标系xOy的白纸位于水平桌面上.M是放在白纸上的半圆形玻璃砖,其底面的圆心在坐标原点,直边与x轴重合,OA是画在纸上的直线,P1、P2为竖直地插在直线OA上的两枚大头针,P3是竖直地插在纸上的第三枚大头针,α是直线OA与y轴正方向的夹角,β是直线OP3与y轴负方向的夹角.只要直线OA画得合适,且P3的位置取得正确,测出角α和β,便可求得玻璃的折射率.某学生在用上述方法测量玻璃的折射率时,在他画出的直线OA上竖直地插上了P1、P2两枚大头针,但在γ<0的区域内,不管眼睛放在何处,都无法透过玻璃砖看到P1、P2的像,他应采取的措施是另画一条更靠近y轴正方向的直线OA,把大头针P1、P2竖直地插在所画的直线上,直到在y<0区域透过玻璃砖能看到P1、P2的像;若他已透过玻璃砖看到P1、P2的像,确定P3,位置的方法是竖直插上大头针P3,使P3刚好能挡住P1、P2的像;若他已正确地测得了α、β的值,则玻璃的折射率n=$\frac{sinβ}{sinα}$.

分析 在y<0的区域内,不管眼睛放在何处,都无法透过玻璃砖看到P1、P2的像,说明光线在半圆形玻璃砖x轴上发生了全反射.把大头针P1、P2竖直地插在所画的直线上,直到在y<0的区域内透过玻璃砖能看到P1、P2的像,插上P3后,P3刚好能挡住P1、P2的像,就能确定入射光线和折射光线.根据n=$\frac{sinr}{sini}$,找到入射角和折射角,即可测得折射率.

解答 解:由题,在y<0的区域内,不管眼睛放在何处,都无法透过玻璃砖看到P1、P2的像,要过玻璃砖看到了P1、P2的像,是因为α太大,光线在半圆形玻璃砖x轴上发生了全反射.
若他已透过玻璃砖看到了P1、P2的像,确定P3位置的方法是把大头针P1、P2竖直地插在所画的直线上,直到在y<0的区域内透过玻璃砖能看到P1、P2的像,插上P3后,P3刚好能挡住P1、P2的像,
根据折射率公式得到n=$\frac{sinβ}{sinα}$.
故答案为:另画一条更靠近y轴正方向的直线OA,把大头针P1、P2竖直地插在所画的直线上,直到在y<0区域透过玻璃砖能看到P1、P2的像;
竖直插上大头针P3,使P3刚好能挡住P1、P2的像; $\frac{sinβ}{sinα}$

点评 本题考查了全反射及产生的条件,用插针法测定半圆形玻璃砖折射率的原理是折射定律,根据原理确定确定P3位置的方法.

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