Question

10．某研究性學(xué)習(xí)小組利用插針法可以測量半圓形玻璃磚的折射率．實(shí)驗(yàn)探究方案如下：在白紙上做一直線MN，并做出它的一條垂線AB，將半圓柱形玻璃磚（底面的圓心為O）放在白紙上，它的直邊與直線MN對(duì)齊，在垂線AB上插兩個(gè)大頭針P₁和P₂，然后在半圓柱形玻璃磚的右側(cè)插上適量的大頭針，可以確定光線P₁P₂通過玻璃磚后的光路，從而求出玻璃的折射率．實(shí)驗(yàn)中提供的器材除了半圓柱形玻璃磚、木板和大頭針外，還有量角器等．
（1）某同學(xué)用上述方法測量玻璃的折射率，在他畫出的垂線AB上豎直插上了P₁、P₂兩枚大頭針，但在半圓形玻璃磚的右側(cè)區(qū)域內(nèi)，不管眼睛在何處，都無法透過玻璃磚同時(shí)看到P₁、P₂的像，原因是入射光線AB離圓心較遠(yuǎn)，在半圓形面發(fā)生了全反射．他應(yīng)采取的措施是沿著MN方向、向M點(diǎn)方向平移玻璃磚．
（2）為了確定光線P₁P₂通過玻璃磚后的光路，最少應(yīng)插1枚大頭針．
（3）請(qǐng)?jiān)诎雸A柱形玻璃磚的右側(cè)估計(jì)所插大頭針的可能位置，并用“×”表示，作出光路圖．為了計(jì)算折射率，應(yīng)該測量的量（在光路圖上標(biāo)出）有入射角i和折射角r，計(jì)算折射率的公式是n=$\frac{sini}{sinγ}$．

Answer 1

分析 運(yùn)用插針法測量玻璃磚的折射率，通過實(shí)驗(yàn)的原理確定看不到像的原因，以及確定需要測量的物理量．根據(jù)折射定律分析和計(jì)算折射率n．

解答 解：（1）光線P₁P₂垂直界面進(jìn)入半圓柱形玻璃磚后到達(dá)圓弧面上的入射角大于臨界角，發(fā)生全反射現(xiàn)象，光不能從圓弧面照射出來；
向上移動(dòng)半圓柱形玻璃磚，使到達(dá)圓弧面上的光線的入射角小于臨界角；
（2）作出光路圖如圖：

只需要一根大頭針就可以確定出折射光線1；
（3）為了計(jì)算折射率，應(yīng)該測量的量有入射角i和折射角r，計(jì)算折射率的公式是：n=$\frac{sini}{sinγ}$；
故答案為：（1）入射光線AB離圓心較遠(yuǎn)，在半圓形面發(fā)生了全反射；沿著MN方向、向M點(diǎn)方向平移玻璃磚；（2）1；（3）入射角i和折射角r，n=$\frac{sini}{sinγ}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查插針法測量玻璃折射率的原理，并能靈活運(yùn)用有關(guān)光現(xiàn)象避免一些實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題．