题目内容

18.某研究性学习小组利用插针法可以测量半圆形玻璃砖的折射率.实验探究方案如下:在白纸上做一直线MN,并做出它的一条垂线AB,将半圆柱形玻璃砖(底面的圆心为O)放在白纸上,它的直径与直线MN对齐,在垂线AB上插两个大头针P1和P2,然后在半圆柱形玻璃砖的右侧插上适量的大头针,可以确定光线P1P2通过玻璃砖后的光路,从而求出玻璃砖的折射率.实验中提供的器材除了半圆柱形玻璃砖、木板和大头针外,还有量角器等.
(1)某同学用上述方法测量玻璃砖的折射率,在他画出的垂线AB上竖直插上了P1、P2两枚大头针,但在半圆形玻璃砖的右侧区域内,不管眼睛在何处,都无法透过玻璃砖同时看到P1、P2的像,原因是入射光线AB离圆心较远,在半圆形面发生了全反射.为同时看到P1、P2的像,他应采取的措施是沿着MN方向、向M点方向平移玻璃砖.
(2)在采取相应措施后,请在半圆柱形玻璃砖的右侧画出所插大头针的可能位置,并用“×”表示,作出光路图.
(3)为计算折射率,将应测量的物理量标注在光路图上,并由此得出折射率的计算公式为n=$\frac{sini}{sinr}$.

分析 运用插针法测量玻璃砖的折射率,通过实验的原理确定看不到像的原因,以及确定测量的物理量.根据折射定律分析和计算折射率n.

解答 解:(1)不管眼睛在何处,都无法透过玻璃砖同时看到P1、P2的像,原因是:入射光线AB离圆心较远,在半圆形面发生了全反射.为同时看到P1、P2的像,他应采取的措施是:沿着MN方向、向M点方向平移玻璃砖.
(2)作出光路图如图.
(3)为了计算折射率,应该测量的量有入射角i和折射角r,计算折射率的公式是:$n=\frac{sini}{sinr}$.
故答案为:
(1)入射光线AB离圆心较远,在半圆形面发生了全反射.
(2)作出光路图如图.
(3)$\frac{sini}{sinr}$.

点评 本题考查插针法测量玻璃折射率的原理,并能灵活运用有关光现象避免一些实验中出现的问题.

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