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第2課時(shí)　實(shí)驗(yàn)：測(cè)量玻璃的折射率
[實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)]　1．知道測(cè)量玻璃的折射率的原理、方法和步驟。2．會(huì)確定入射光線、折射光線、入射角及折射角。3．學(xué)會(huì)用不同方法計(jì)算玻璃的折射率。
一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
1．實(shí)驗(yàn)方案-
如圖所示，當(dāng)光以一定的入射角透過一塊兩面平行的玻璃磚時(shí)，只要找出與入射光線AO相對(duì)應(yīng)的出射光線O′B即可。
2．實(shí)驗(yàn)原理
用插針法確定光路，找出跟入射光線相對(duì)應(yīng)的折射光線，用量角器測(cè)入射角θ1和折射角θ2，根據(jù)折射定律計(jì)算出玻璃的折射率n＝。
3．實(shí)驗(yàn)器材
玻璃磚、白紙、木板、大頭針?biāo)拿丁D釘四枚、量角器、三角板(或直尺)、鉛筆。
二、實(shí)驗(yàn)步驟
1．如圖所示，將白紙用圖釘釘在平木板上。
2．在白紙上畫出一條直線aa′作為界面(線)。過aa′上的一點(diǎn)O畫出界面的法線NN′，并畫一條線段AO作為入射光線。
3．把長(zhǎng)方形玻璃磚放在白紙上，使它的長(zhǎng)邊跟aa′對(duì)齊，畫出玻璃磚的另一邊bb′。
4．在直線AO上豎直插上兩枚大頭針P1、P2，透過玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像，調(diào)整視線方向直到P2的像擋住P1的像。再在觀察者一側(cè)豎直插上兩枚大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P3及P1、P2的像，記下P3、P4的位置。
5．移去大頭針和玻璃磚，過P3、P4所在處作直線O′B與bb′交于O′，直線O′B就代表了沿AO方向入射的光線通過玻璃磚后的傳播方向。
6．連接OO′，入射角θ1＝∠AON，折射角θ2＝∠O′ON′，用量角器量出入射角和折射角，從三角函數(shù)表中查出它們的正弦值，把這些數(shù)據(jù)記錄在自己設(shè)計(jì)的表格中。
7．用上述方法求出入射角分別為30°、45°、60°時(shí)的折射角，查出它們的正弦值，填入表格中。
8．算出不同入射角時(shí)的比值，最后求出在幾次實(shí)驗(yàn)中所測(cè)的平均值，即為玻璃磚的折射率。
三、數(shù)據(jù)處理
處理方式一：在找到入射光線和折射光線以后，以入射點(diǎn)O為圓心，以任意長(zhǎng)為半徑畫圓，分別與AO交于C點(diǎn)，與OO′(或OO′的延長(zhǎng)線)交于D點(diǎn)，過C、D兩點(diǎn)分別向NN′作垂線，交NN′于C′、D′，用直尺量出CC′和DD′的長(zhǎng)，如圖甲所示。
甲
由于sin θ1＝，sin θ2＝，
而CO＝DO，所以折射率n＝＝。
重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)，求得各次折射率的計(jì)算值，然后求其平均值即為玻璃磚折射率的測(cè)量值。
處理方式二：根據(jù)折射定律可得n＝，
因此有sin θ2＝sin θ1。
在多次改變?nèi)肷浣恰y(cè)量相對(duì)應(yīng)的入射角和折射角正弦值基礎(chǔ)上，以sin θ1值為橫坐標(biāo)、以sin θ2值為縱坐標(biāo)，建立直角坐標(biāo)系如圖乙所示，描數(shù)據(jù)點(diǎn)，過數(shù)據(jù)點(diǎn)連線得到一條過原點(diǎn)的直線。
乙
求解圖線斜率，設(shè)斜率為k，則k＝，故玻璃磚折射率n＝。
四、注意事項(xiàng)
1．實(shí)驗(yàn)時(shí)，盡可能將大頭針豎直插在紙上，且大頭針之間及大頭針與光線轉(zhuǎn)折點(diǎn)之間的距離要稍大一些。
2．入射角θ1應(yīng)適當(dāng)大一些，以減小測(cè)量角度的誤差，但入射角不宜太大。
3．在操作時(shí)，手不能觸摸玻璃磚的光學(xué)面，更不能把玻璃磚界面當(dāng)尺子畫界線。
4．在實(shí)驗(yàn)過程中，玻璃磚與白紙的相對(duì)位置不能改變。
5．玻璃磚應(yīng)選用寬度較大的，宜在5 cm以上。若寬度太小，則測(cè)量誤差較大。
五、實(shí)驗(yàn)誤差
1．入射光線和出射光線確定的不夠精確。因此要求插大頭針時(shí)兩大頭針間距應(yīng)稍大。
2．入射角、折射角測(cè)量的不精確。為減小測(cè)角時(shí)的相對(duì)誤差，入射角要稍大些，但不宜太大，入射角太大時(shí)，反射光較強(qiáng)，折射光會(huì)相對(duì)較弱。
類型一　實(shí)驗(yàn)原理與操作
【典例1】　如圖所示，在用激光測(cè)玻璃磚折射率的實(shí)驗(yàn)中，玻璃磚與光屏P平行放置，從另一側(cè)用激光筆以一定角度照射，此時(shí)在光屏上的S1處有激光點(diǎn)，移走玻璃磚，光點(diǎn)移到S2處。
(1)請(qǐng)?jiān)趫D中畫出激光束經(jīng)玻璃磚折射后完整的光路圖。
(2)已經(jīng)測(cè)出AB＝l1，OA＝l2，S1S2＝l3，則折射率n＝________________(用l1、l2、l3表示)。
(3)若改用寬度比ab更小的玻璃磚做實(shí)驗(yàn)，則S1、S2間的距離會(huì)________(選填“變大”“變小”或“不變”)。
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類型二　數(shù)據(jù)處理與分析
【典例2】　如圖所示，某同學(xué)用插針法測(cè)量一半圓形玻璃磚的折射率。在平鋪的白紙上垂直于紙面插大頭針P1、P2確定入射光線，并讓入射光線過圓心O，在玻璃磚(圖中實(shí)線部分)另一側(cè)垂直紙面插大頭針P3，使P3擋住P1、P2的像，連接OP3，圖中MN為分界面，虛線半圓與玻璃磚對(duì)稱，B、C分別是入射光線、折射光線與圓的交點(diǎn)，AB、CD均垂直于法線并分別交法線于A、D兩點(diǎn)。
(1)設(shè)AB的長(zhǎng)度為l1，AO的長(zhǎng)度為l2，CD的長(zhǎng)度為l3，DO的長(zhǎng)度為l4，為較方便地表示出玻璃磚的折射率，需用刻度尺測(cè)量________，則玻璃磚的折射率可表示為________。
(2)該同學(xué)在插大頭針P3前不小心將玻璃磚以O(shè)為圓心順時(shí)針轉(zhuǎn)過一小角度，由此測(cè)得玻璃磚的折射率將________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。
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類型三　創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
【典例3】　某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)量液體折射率的儀器，如圖所示。在一個(gè)圓形木盤上過其圓心O作兩條相互垂直的直徑BC、EF，在半徑OA上垂直圓盤面插下兩枚大頭針P1、P2并保持P1、P2的位置不變，每次測(cè)量時(shí)，讓圓盤的BFC部分豎直浸入液體中，而且使液面與直徑BC相平，EF為界面的法線，而后在圖中右上方區(qū)域觀察P1、P2的像，并在圓周上插上大頭針P3，使P3正好擋住P1、P2的像。同學(xué)們通過計(jì)算，預(yù)先在圓周EC部分刻好了折射率的值。這樣只要根據(jù)P3所插的位置，就可直接讀出液體折射率的值。
(1)若∠AOF＝30°，OP3與OC的夾角為30°，則P3處所對(duì)應(yīng)的折射率的值為________。
(2)圖中P3、P4兩位置哪一處所對(duì)應(yīng)的折射率值大？________。
(3)作AO的延長(zhǎng)線交圓周于K，K處所對(duì)應(yīng)的折射率的值應(yīng)為________。
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1．如圖甲、乙所示，在“用插針法測(cè)定玻璃的折射率”的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)光線AO以一定入射角穿過兩面平行的玻璃磚時(shí)，通過插針法找出跟入射光線AO對(duì)應(yīng)的出射光線O′B，從而確定折射光線OO′。
甲　　　　　　　　　　乙
(1)如圖甲所示，測(cè)出入射角i和折射角r，則玻璃的折射率n＝________。
(2)如圖乙所示，以O(shè)為圓心，作圓與OA、OO′分別交于P、Q兩點(diǎn)，過P、Q兩點(diǎn)分別作法線NN′的垂線，垂足分別為P′、Q′，則玻璃的折射率可以表示為n＝________。
2．在“測(cè)定玻璃的折射率”的實(shí)驗(yàn)中：
(1)小朱同學(xué)在實(shí)驗(yàn)桌上看到方木板上有一張白紙，白紙上有如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)器材，他認(rèn)為除了缺刻度尺還少了一種器材，請(qǐng)你寫出所缺器材的名稱：________。老師將器材配齊后，他進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，圖乙是他在操作過程中的一個(gè)狀態(tài)，請(qǐng)你指出第四枚大頭針應(yīng)在圖乙中的位置______(選填“A”“B”或“C”)。
甲　　　　　　　　　　乙
(2)小朱利用方格坐標(biāo)紙測(cè)定玻璃的折射率，如圖丙所示，AO是畫在紙上的直線，他在直線AO適當(dāng)位置豎直插上P1、P2兩枚大頭針，放上半圓形玻璃磚，使其圓心與O重合，然后插上P3、P4兩枚大頭針，以確定折射光線。其中他確定P3大頭針位置的方法應(yīng)當(dāng)是________。操作完成后，他用圓規(guī)作了一個(gè)以O(shè)為圓心、半徑與玻璃磚半徑相同的半圓(如圖丙中虛線所示)，則他測(cè)出玻璃磚的折射率n＝________。
丙
3．某小組做測(cè)定玻璃的折射率實(shí)驗(yàn)，所用器材有：玻璃磚，大頭針，刻度尺，圓規(guī)，筆，白紙。
(1)下列措施能夠提高實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確程度的是______。
A．選用兩光學(xué)表面間距大的玻璃磚
B．選用兩光學(xué)表面平行的玻璃磚
C．選用粗的大頭針完成實(shí)驗(yàn)
D．插在玻璃磚同側(cè)的兩枚大頭針間的距離盡量大些
(2)該小組用同一套器材完成了四次實(shí)驗(yàn)，記錄的玻璃磚界線和四個(gè)大頭針扎下的孔洞如圖所示，其中實(shí)驗(yàn)操作正確的是______。
A　　　 B　　 　 C　 　　D
(3)該小組選取了操作正確的實(shí)驗(yàn)記錄，在白紙上畫出光線的徑跡，以入射點(diǎn)O為圓心作圓，與入射光線、折射光線分別交于A、B點(diǎn)，再過A、B點(diǎn)作法線NN′的垂線，垂足分別為C、D兩點(diǎn)，如圖所示，則玻璃的折射率n＝__________。(用圖中線段的字母表示)
4．用圓弧狀玻璃磚做測(cè)量玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)時(shí)，先在白紙上放好圓弧狀玻璃磚，在玻璃磚的一側(cè)豎直插上兩枚大頭針P1、P2，然后在玻璃磚的另一側(cè)觀察，調(diào)整視線使P1的像被P2的像擋住，接著在眼睛所在的一側(cè)插兩枚大頭針P3和P4，使P3擋住P1和P2的像，P4擋住P3以及P1和P2的像，在紙上標(biāo)出大頭針位置和圓弧狀玻璃磚輪廓，如圖甲所示，其中O為兩圓弧所在圓的圓心，圖中已畫出經(jīng)過P1、P2點(diǎn)的入射光線。
甲　　　　　　　　　　乙
(1)在圖甲中補(bǔ)畫出完整的光路。
(2)為了測(cè)出玻璃磚的折射率，需要測(cè)量入射角i和折射角r，請(qǐng)?jiān)趫D甲中的分界面兩側(cè)畫出這兩個(gè)角。
(3)多次改變?nèi)肷浣牵瑴y(cè)得幾組入射角和折射角，根據(jù)測(cè)得的入射角i和折射角r的正弦值，畫出了如圖乙所示的圖像，由圖像可知該玻璃磚的折射率n＝________。
8 / 8第2課時(shí)　實(shí)驗(yàn)：測(cè)量玻璃的折射率
[實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)]　1．知道測(cè)量玻璃的折射率的原理、方法和步驟。2．會(huì)確定入射光線、折射光線、入射角及折射角。3．學(xué)會(huì)用不同方法計(jì)算玻璃的折射率。
一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
1．實(shí)驗(yàn)方案-
如圖所示，當(dāng)光以一定的入射角透過一塊兩面平行的玻璃磚時(shí)，只要找出與入射光線AO相對(duì)應(yīng)的出射光線O′B即可。
2．實(shí)驗(yàn)原理
用插針法確定光路，找出跟入射光線相對(duì)應(yīng)的折射光線，用量角器測(cè)入射角θ1和折射角θ2，根據(jù)折射定律計(jì)算出玻璃的折射率n＝。
3．實(shí)驗(yàn)器材
玻璃磚、白紙、木板、大頭針?biāo)拿丁D釘四枚、量角器、三角板(或直尺)、鉛筆。
二、實(shí)驗(yàn)步驟
1．如圖所示，將白紙用圖釘釘在平木板上。
2．在白紙上畫出一條直線aa′作為界面(線)。過aa′上的一點(diǎn)O畫出界面的法線NN′，并畫一條線段AO作為入射光線。
3．把長(zhǎng)方形玻璃磚放在白紙上，使它的長(zhǎng)邊跟aa′對(duì)齊，畫出玻璃磚的另一邊bb′。
4．在直線AO上豎直插上兩枚大頭針P1、P2，透過玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像，調(diào)整視線方向直到P2的像擋住P1的像。再在觀察者一側(cè)豎直插上兩枚大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P3及P1、P2的像，記下P3、P4的位置。
5．移去大頭針和玻璃磚，過P3、P4所在處作直線O′B與bb′交于O′，直線O′B就代表了沿AO方向入射的光線通過玻璃磚后的傳播方向。
6．連接OO′，入射角θ1＝∠AON，折射角θ2＝∠O′ON′，用量角器量出入射角和折射角，從三角函數(shù)表中查出它們的正弦值，把這些數(shù)據(jù)記錄在自己設(shè)計(jì)的表格中。
7．用上述方法求出入射角分別為30°、45°、60°時(shí)的折射角，查出它們的正弦值，填入表格中。
8．算出不同入射角時(shí)的比值，最后求出在幾次實(shí)驗(yàn)中所測(cè)的平均值，即為玻璃磚的折射率。
三、數(shù)據(jù)處理
處理方式一：在找到入射光線和折射光線以后，以入射點(diǎn)O為圓心，以任意長(zhǎng)為半徑畫圓，分別與AO交于C點(diǎn)，與OO′(或OO′的延長(zhǎng)線)交于D點(diǎn)，過C、D兩點(diǎn)分別向NN′作垂線，交NN′于C′、D′，用直尺量出CC′和DD′的長(zhǎng)，如圖甲所示。
甲
由于sin θ1＝，sin θ2＝，
而CO＝DO，所以折射率n＝＝。
重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)，求得各次折射率的計(jì)算值，然后求其平均值即為玻璃磚折射率的測(cè)量值。
處理方式二：根據(jù)折射定律可得n＝，
因此有sin θ2＝sin θ1。
在多次改變?nèi)肷浣恰y(cè)量相對(duì)應(yīng)的入射角和折射角正弦值基礎(chǔ)上，以sin θ1值為橫坐標(biāo)、以sin θ2值為縱坐標(biāo)，建立直角坐標(biāo)系如圖乙所示，描數(shù)據(jù)點(diǎn)，過數(shù)據(jù)點(diǎn)連線得到一條過原點(diǎn)的直線。
乙
求解圖線斜率，設(shè)斜率為k，則k＝，故玻璃磚折射率n＝。
四、注意事項(xiàng)
1．實(shí)驗(yàn)時(shí)，盡可能將大頭針豎直插在紙上，且大頭針之間及大頭針與光線轉(zhuǎn)折點(diǎn)之間的距離要稍大一些。
2．入射角θ1應(yīng)適當(dāng)大一些，以減小測(cè)量角度的誤差，但入射角不宜太大。
3．在操作時(shí)，手不能觸摸玻璃磚的光學(xué)面，更不能把玻璃磚界面當(dāng)尺子畫界線。
4．在實(shí)驗(yàn)過程中，玻璃磚與白紙的相對(duì)位置不能改變。
5．玻璃磚應(yīng)選用寬度較大的，宜在5 cm以上。若寬度太小，則測(cè)量誤差較大。
五、實(shí)驗(yàn)誤差
1．入射光線和出射光線確定的不夠精確。因此要求插大頭針時(shí)兩大頭針間距應(yīng)稍大。
2．入射角、折射角測(cè)量的不精確。為減小測(cè)角時(shí)的相對(duì)誤差，入射角要稍大些，但不宜太大，入射角太大時(shí)，反射光較強(qiáng)，折射光會(huì)相對(duì)較弱。
類型一　實(shí)驗(yàn)原理與操作
【典例1】　如圖所示，在用激光測(cè)玻璃磚折射率的實(shí)驗(yàn)中，玻璃磚與光屏P平行放置，從另一側(cè)用激光筆以一定角度照射，此時(shí)在光屏上的S1處有激光點(diǎn)，移走玻璃磚，光點(diǎn)移到S2處。
(1)請(qǐng)?jiān)趫D中畫出激光束經(jīng)玻璃磚折射后完整的光路圖。
(2)已經(jīng)測(cè)出AB＝l1，OA＝l2，S1S2＝l3，則折射率n＝________________(用l1、l2、l3表示)。
(3)若改用寬度比ab更小的玻璃磚做實(shí)驗(yàn)，則S1、S2間的距離會(huì)________(選填“變大”“變小”或“不變”)。
[解析]　(1)穿過平行玻璃磚的出射光線和入射光線平行，過S1作BS2的平行線，交ad邊于C點(diǎn)，連接OC，光路圖如圖所示。
(2)根據(jù)幾何關(guān)系可知，入射角的正弦值sin i＝，折射角的正弦值sin r＝，根據(jù)折射定律得n＝＝。
(3)若玻璃磚的寬度變小，ad邊與兩條光線的交點(diǎn)距離變小，即BC變小，則S1、S2間的距離也會(huì)變小。
[答案]　(1)見解析圖　　(3)變小
類型二　數(shù)據(jù)處理與分析
【典例2】　如圖所示，某同學(xué)用插針法測(cè)量一半圓形玻璃磚的折射率。在平鋪的白紙上垂直于紙面插大頭針P1、P2確定入射光線，并讓入射光線過圓心O，在玻璃磚(圖中實(shí)線部分)另一側(cè)垂直紙面插大頭針P3，使P3擋住P1、P2的像，連接OP3，圖中MN為分界面，虛線半圓與玻璃磚對(duì)稱，B、C分別是入射光線、折射光線與圓的交點(diǎn)，AB、CD均垂直于法線并分別交法線于A、D兩點(diǎn)。
(1)設(shè)AB的長(zhǎng)度為l1，AO的長(zhǎng)度為l2，CD的長(zhǎng)度為l3，DO的長(zhǎng)度為l4，為較方便地表示出玻璃磚的折射率，需用刻度尺測(cè)量________，則玻璃磚的折射率可表示為________。
(2)該同學(xué)在插大頭針P3前不小心將玻璃磚以O(shè)為圓心順時(shí)針轉(zhuǎn)過一小角度，由此測(cè)得玻璃磚的折射率將________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。
[解析]　(1)sin i＝，sin r＝，因此玻璃磚的折射率n＝＝＝，因此只需測(cè)量l1和l3即可。
(2)當(dāng)玻璃磚順時(shí)針轉(zhuǎn)過一個(gè)小角度時(shí)，在處理數(shù)據(jù)時(shí)，認(rèn)為l1是不變的，即入射角不變，而l3減小，所以測(cè)量值n＝將偏大。
[答案]　(1)l1和l3　n＝　(2)偏大
類型三　創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
【典例3】　某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)量液體折射率的儀器，如圖所示。在一個(gè)圓形木盤上過其圓心O作兩條相互垂直的直徑BC、EF，在半徑OA上垂直圓盤面插下兩枚大頭針P1、P2并保持P1、P2的位置不變，每次測(cè)量時(shí)，讓圓盤的BFC部分豎直浸入液體中，而且使液面與直徑BC相平，EF為界面的法線，而后在圖中右上方區(qū)域觀察P1、P2的像，并在圓周上插上大頭針P3，使P3正好擋住P1、P2的像。同學(xué)們通過計(jì)算，預(yù)先在圓周EC部分刻好了折射率的值。這樣只要根據(jù)P3所插的位置，就可直接讀出液體折射率的值。
(1)若∠AOF＝30°，OP3與OC的夾角為30°，則P3處所對(duì)應(yīng)的折射率的值為________。
(2)圖中P3、P4兩位置哪一處所對(duì)應(yīng)的折射率值大？________。
(3)作AO的延長(zhǎng)線交圓周于K，K處所對(duì)應(yīng)的折射率的值應(yīng)為________。
[解析]　(1)此時(shí)OP3與OE之間的夾角為入射角，θ1＝60°，θ2＝30°，則n＝＝＝。
(2)P4對(duì)應(yīng)的入射角大，折射角相同，所以對(duì)應(yīng)的折射率大。
(3)當(dāng)在K位置時(shí)，入射角與折射角相等，所以折射率等于1。
[答案]　(1)　(2)P4　(3)1
1．如圖甲、乙所示，在“用插針法測(cè)定玻璃的折射率”的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)光線AO以一定入射角穿過兩面平行的玻璃磚時(shí)，通過插針法找出跟入射光線AO對(duì)應(yīng)的出射光線O′B，從而確定折射光線OO′。
甲　　　　　　　　　　乙
(1)如圖甲所示，測(cè)出入射角i和折射角r，則玻璃的折射率n＝________。
(2)如圖乙所示，以O(shè)為圓心，作圓與OA、OO′分別交于P、Q兩點(diǎn)，過P、Q兩點(diǎn)分別作法線NN′的垂線，垂足分別為P′、Q′，則玻璃的折射率可以表示為n＝________。
[解析]　(1)根據(jù)折射定律得n＝。
(2)因?yàn)閟in i＝，sin r＝，
所以n＝＝。
[答案]　(1)　(2)
2．在“測(cè)定玻璃的折射率”的實(shí)驗(yàn)中：
(1)小朱同學(xué)在實(shí)驗(yàn)桌上看到方木板上有一張白紙，白紙上有如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)器材，他認(rèn)為除了缺刻度尺還少了一種器材，請(qǐng)你寫出所缺器材的名稱：________。老師將器材配齊后，他進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，圖乙是他在操作過程中的一個(gè)狀態(tài)，請(qǐng)你指出第四枚大頭針應(yīng)在圖乙中的位置______(選填“A”“B”或“C”)。
甲　　　　　　　　　　乙
(2)小朱利用方格坐標(biāo)紙測(cè)定玻璃的折射率，如圖丙所示，AO是畫在紙上的直線，他在直線AO適當(dāng)位置豎直插上P1、P2兩枚大頭針，放上半圓形玻璃磚，使其圓心與O重合，然后插上P3、P4兩枚大頭針，以確定折射光線。其中他確定P3大頭針位置的方法應(yīng)當(dāng)是________。操作完成后，他用圓規(guī)作了一個(gè)以O(shè)為圓心、半徑與玻璃磚半徑相同的半圓(如圖丙中虛線所示)，則他測(cè)出玻璃磚的折射率n＝________。
丙
[解析]　(1)還缺少大頭針；依據(jù)光的折射定律，及玻璃磚上下表面平行，那么出射光線與入射光線相互平行，因此第四枚大頭針應(yīng)在題圖乙中的位置B處，如圖(a)所示。
(2)透過玻璃磚看，P3大頭針擋住P1、P2兩枚大頭針的像；
如圖(b)所示，作出法線，過圓與入射光線、折射光線的交點(diǎn)作法線的垂線CA和DB，由數(shù)學(xué)知識(shí)得：入射角和折射角的正弦值分別為sin i＝，sin r＝，
其中CO＝DO，則折射率n＝＝＝＝1.5。
[答案]　(1)大頭針　B　(2)擋住P1、P2的像　1.5
3．某小組做測(cè)定玻璃的折射率實(shí)驗(yàn)，所用器材有：玻璃磚，大頭針，刻度尺，圓規(guī)，筆，白紙。
(1)下列措施能夠提高實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確程度的是______。
A．選用兩光學(xué)表面間距大的玻璃磚
B．選用兩光學(xué)表面平行的玻璃磚
C．選用粗的大頭針完成實(shí)驗(yàn)
D．插在玻璃磚同側(cè)的兩枚大頭針間的距離盡量大些
(2)該小組用同一套器材完成了四次實(shí)驗(yàn)，記錄的玻璃磚界線和四個(gè)大頭針扎下的孔洞如圖所示，其中實(shí)驗(yàn)操作正確的是______。
A　　　 B　　 　 C　 　　D
(3)該小組選取了操作正確的實(shí)驗(yàn)記錄，在白紙上畫出光線的徑跡，以入射點(diǎn)O為圓心作圓，與入射光線、折射光線分別交于A、B點(diǎn)，再過A、B點(diǎn)作法線NN′的垂線，垂足分別為C、D兩點(diǎn)，如圖所示，則玻璃的折射率n＝__________。(用圖中線段的字母表示)
[解析]　(1)在插針法測(cè)定玻璃的折射率實(shí)驗(yàn)中，使用兩光學(xué)表面間距大的玻璃磚能更準(zhǔn)確地確定玻璃磚內(nèi)光線的位置，有利于減小實(shí)驗(yàn)誤差，而兩光學(xué)表面是否平行對(duì)測(cè)量折射率沒有影響，A正確，B錯(cuò)誤；插針時(shí)要求后插的針擋住先插的針或先插的針的像，故選用細(xì)一點(diǎn)的大頭針能更準(zhǔn)確地確定光線位置，提高實(shí)驗(yàn)精確度，C錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)中是根據(jù)同側(cè)兩枚大頭針的連線來確定入射光線或出射光線，故距離大些更好，D正確。
(2)由題圖可知實(shí)驗(yàn)使用的是平行玻璃磚，故出射光線應(yīng)該與入射光線平行，選項(xiàng)A出射光線與入射光線在同一直線上，選項(xiàng)B、C中出射光線與入射光線不平行，故只有選項(xiàng)D正確。
(3)設(shè)題圖中入射角為i，折射角為r，則sin i＝、sin r＝，故折射率n＝＝。
[答案]　(1)AD　(2)D　(3)
4．用圓弧狀玻璃磚做測(cè)量玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)時(shí)，先在白紙上放好圓弧狀玻璃磚，在玻璃磚的一側(cè)豎直插上兩枚大頭針P1、P2，然后在玻璃磚的另一側(cè)觀察，調(diào)整視線使P1的像被P2的像擋住，接著在眼睛所在的一側(cè)插兩枚大頭針P3和P4，使P3擋住P1和P2的像，P4擋住P3以及P1和P2的像，在紙上標(biāo)出大頭針位置和圓弧狀玻璃磚輪廓，如圖甲所示，其中O為兩圓弧所在圓的圓心，圖中已畫出經(jīng)過P1、P2點(diǎn)的入射光線。
甲　　　　　　　　　　乙
(1)在圖甲中補(bǔ)畫出完整的光路。
(2)為了測(cè)出玻璃磚的折射率，需要測(cè)量入射角i和折射角r，請(qǐng)?jiān)趫D甲中的分界面兩側(cè)畫出這兩個(gè)角。
(3)多次改變?nèi)肷浣牵瑴y(cè)得幾組入射角和折射角，根據(jù)測(cè)得的入射角i和折射角r的正弦值，畫出了如圖乙所示的圖像，由圖像可知該玻璃磚的折射率n＝________。
[解析]　(1)(2)P3、P4的連線與的交點(diǎn)即為光線從玻璃磚中射出的位置，P1、P2的連線與的交點(diǎn)即為光線進(jìn)入玻璃磚的位置，連接這兩點(diǎn)即可作出玻璃磚中的光路，如圖所示。
連接O點(diǎn)與光線在上的入射點(diǎn)所得直線即為法線，標(biāo)出入射角和折射角如圖中i、r所示。
(3)題圖乙中圖線的斜率k＝＝n，由題圖乙可知斜率為1.5，即該玻璃磚的折射率為1.5。
[答案]　(1)(2)見解析圖　(3)1.5
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