题目内容

11.在做测定玻璃砖折射率实验中:
(1)某同学由于没有量角器,在完成了光路图以后,他以O点为圆心,10.00cm为半径画圆,分别交线段OA于A点,交OO′连线的延长线于C点,过A点作法线NN′于B点,过C点作法线NN′的垂线CD交NN′于D点,如图1所示,用刻度尺量得OB=8.00cm,CD=4.00cm,由此可得出玻璃的折射率n=1.5.
(2)甲、乙两位同学在纸上画出的界面ab、cd与玻璃砖位置的关系分别如图2①、②所示,其中甲同学用的是矩形玻璃砖,乙同学用的是梯形玻璃砖.他们的其他操作均正确,且均以ab、cd为界面画光路图.则甲同学测得的折射率与真实值偏小,乙同学测得的折射率与真实值不变(填写“偏大”、“偏小”或“相等”)

分析 (1)根据几何知识求出入射角和折射角的正弦值,再根据折射率定义公式列式求解即可;
(2)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,确定折射光线的偏折情况,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)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=$\frac{AB}{AO}$,sinr=$\frac{CD}{CO}$,又AO=OC,则折射率n=$\frac{sini}{sinr}=\frac{AB}{CD}=\frac{\sqrt{100-64}}{4}=1.5$.
(2)用图①测折射率时,测量图线如图红色表示,可知折射角的测量值偏大,根据折射定律知,折射率的测量值偏小.
用图②测折射率时,只要操作正确,与玻璃砖形状无关,测得折射率与真实值相等;
故答案为:(1)1.5,(2)偏小,不变.

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.

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