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實驗針對訓練(三)　實驗：測量玻璃的折射率
1．在用“插針法”測量玻璃磚折射率的實驗中，甲、乙、丙三位同學在紙上畫出的界面EE′、FF′與矩形玻璃磚位置的關系分別如圖甲、乙和丙所示。他們的其他操作均正確，且均以EE′為入射界面、FF′為出射界面畫光路圖。則
(1)甲同學測得的折射率與真實值相比__________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。
(2)乙同學測得的折射率與真實值相比__________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。
(3)丙同學測得的折射率與真實值相比__________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。
2．在利用“插針法”測量玻璃磚的折射率實驗中，如圖甲所示，實驗時，先將玻璃磚平放到水平面內的白紙上，貼著玻璃磚前后兩個面在紙上描點后畫出直線m1m2和k1k2，然后在白紙上豎直插上兩枚大頭針P1、P2。
(1)準備插第三枚大頭針時，應在________(選填“m1m2”或“k1k2”)側觀察。
(2)插第三枚大頭針時，這枚大頭針________。
A．擋住P1的像即可
B．擋住P2的像即可
C．應同時擋住P1和P2的像
(3)插完所需的大頭針，補全光路。 圖乙為光路的一部分，A1、B1均為光路上的點，分別過A1、B1作直線k1k2的垂線，垂足分別為A2、B2，測得A2O＝4.00 cm，B2O＝2.80 cm，A1O＝B1O，則玻璃磚的折射率n＝____________。(結果保留3位有效數字)
3．現要估測一矩形玻璃磚的折射率n，給定的器材有：待測玻璃磚、白紙、鉛筆、大頭針1枚、直尺、直角三角板。實驗時，先將直尺的一端O和另一點M標上明顯的標記，再將玻璃磚平放在白紙上，沿其兩個長邊在白紙上畫出兩條直線AB、CD，再將直尺正面緊貼玻璃磚的左邊緣放置，使O點與直線CD相交，并在白紙上記下點O、M的位置，如圖所示。然后在右上方通過AB所在界面向左下方觀察，調整視線方向，直到O點的像與M點的像重合，再在AB直線上插上大頭針，使大頭針擋住M、O的像，記下大頭針P點的位置。
(1)請在原圖上作出光路圖。
(2)玻璃磚的折射率的表達式為n＝________(用字母P和圖中已知線段字母表示)。
4．用圓弧狀玻璃磚做測量玻璃折射率的實驗時，先在白紙上放好圓弧狀玻璃磚，在玻璃磚的一側豎直插上兩枚大頭針P1、P2，然后在玻璃磚的另一側觀察，調整視線使P1的像被P2的像擋住，接著在眼睛所在的一側插兩枚大頭針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，圖中已畫出經過P1、P2點的入射光線。
(1)在圖上補畫出完整的光路。
(2)為了測出玻璃磚的折射率，需要測量入射角i和折射角r，請在圖中的分界面兩側畫出這兩個角。
(3)多次改變入射角，測得幾組入射角和折射角，根據測得的入射角i和折射角r的正弦值，畫出了如圖乙所示的圖像，由圖像可知該玻璃的折射率n＝________。
5．某同學測量玻璃磚的折射率，準備了下列器材：激光筆、直尺、刻度尺、一面鍍有反射膜的平行玻璃磚。如圖所示，直尺與玻璃磚平行放置，激光筆發出的一束激光從直尺上O點射向玻璃磚表面，在直尺上觀察到A、B兩個光點，讀出OA間的距離為20.00 cm，AB間的距離為6.00 cm，測得圖中直尺到玻璃磚上表面的距離d1＝10.00 cm，玻璃磚厚度d2＝4.00 cm。玻璃磚的折射率n＝________，光在玻璃磚中的傳播速度v＝________ m/s。(光在真空中的傳播速度c＝3.0×108 m/s，結果均保留兩位有效數字)
1 / 1實驗針對訓練(三)
1．解析：(1)作光路圖如圖甲所示，
由圖甲可知折射角的測量值偏大，根據n＝可知甲同學測得的折射率與真實值相比偏小。
(2)作光路圖如圖乙所示，由圖乙可知入射角的測量值等于真實值，折射角的測量值大于真實值，根據n＝可知乙同學測得的折射率與真實值相比偏小。
(3)作光路圖如圖丙所示，由圖丙可知折射角的測量值小于真實值，根據n＝可知丙同學測得的折射率與真實值相比偏大。
答案：(1)偏小　(2)偏小　(3)偏大
2．解析：(1)先在白紙上放上玻璃磚，在玻璃磚的一側插上兩枚大頭針P1和P2，然后在另一側透過玻璃磚觀察，準備插第三枚大頭針時，應在m1m2側觀察。
(2)插第三枚大頭針時，這枚大頭針應同時擋住P1和P2的像。故選C。
(3)折射率n＝≈1.43。
答案：(1)m1m2　(2)C　(3)1.43
3．解析：
(1)調整視線方向，當O點的像和M點的像重合時，從O點發出的光線經AB面折射后與從M點發出的光線經AB面反射后重合。在觀察的一側插上大頭針，使大頭針擋住M、O的像，則大頭針的位置為折射光線射出玻璃磚的點和從M點發出的光線在AB面上的反射點，如圖所示。
(2)折射率n＝。
答案：(1)見解析圖　(2)
4．解析：(1)
P3、P4的連線與的交點即為光線從玻璃磚中射出的位置，P1、P2的連線與的交點即為光線射入玻璃磚的位置，連接這兩點即可作出玻璃磚中的光路，如圖所示。
(2)連接O點與光線在 上的入射點所得直線即為法線，標出入射角i和折射角r如圖所示。
(3)題圖乙中圖線的斜率k＝等于折射率n，由題圖乙可知斜率為1.5，即該玻璃的折射率為1.5。
答案：(1)(2)見解析圖　(3)1.5
5．解析：作出光路圖如圖所示，
根據幾何知識可得入射角i＝45°，設折射角為r，則
tan r＝，則sin r＝，折射率n＝≈1.2
光在玻璃磚中的傳播速度v＝＝2.5×108 m/s。
答案：1.2　2.5×108
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