Question

11．（1）“測定玻璃折射率”的實驗中，在玻璃磚的一側豎直插兩個大頭針A、B．在另一側再豎直插兩個大頭針C、D，在插入第四個大頭針D時，要使它擋住大頭針D與大頭針A、B的像，如圖1在白紙上留下的實驗痕跡，其中直線a、a′是描在紙上的玻璃磚的兩個邊，根據(jù)該圖用直尺畫出光路圖，并說明所要測量的物理量（用符號和文字說明）入射角i與折射角r，并據(jù)此寫出求玻璃磚的折射率的表達式n=$\frac{sini}{sinr}$．
（2）若做實驗時，某同學在紙上畫玻璃磚的兩個界面ab和cd時不慎使cd邊與玻璃磚的邊沒對齊，如圖2所示，其后的操作都正確，但畫光路圖時，將出射點確定在cd上，則測出的n值將偏�。�（填“偏大”、“偏小”或“不變”）．

Answer 1

分析 用“插針法”測定玻璃的折射率的原理是折射定律n=$\frac{sini}{sinr}$，關鍵是確定折射光線，方法是：在玻璃磚的一側豎直插兩個大頭針A、B，在另一側再豎直插兩個大頭針C、D，使C擋住A、B的像，要使D擋住C和A、B的像．作出入射光線和折射光線，畫出光路圖，用量角器量出入射角和折射角，由折射定律算出折射率；
用插針法測定玻璃磚折射率的實驗原理是折射定律n=$\frac{sini}{sinr}$，作出光路圖，分析入射角與折射角的誤差，來確定折射率的誤差．

解答 解：（1）在玻璃磚的一側豎直插兩個大頭針A、B，在另一側再豎直插兩個大頭針C、D，使C擋住A、B的像，要使D擋住C和A、B的像，說明CD在AB的出射光線上，CD連線即為AB的出射光線．
作出光路圖如圖1，入射角i，折射角r，則折射率n=$\frac{sini}{sinr}$．

（2）如圖2所示，紅線表示將玻璃磚向上平移后實際的光路圖，而黑線是作圖時所采用的光路圖，可見，入射角沒有變化，折射角的測量值偏大，則由n=$\frac{sini}{sinr}$得，折射率測量值偏��；
故答案為：（1）擋住大頭針D與大頭針A、B的像；入射角i與折射角r；$\frac{sini}{sinr}$； （2）偏小．

點評 解決本題的關鍵理解和掌握實驗的原理和實驗的方法，其中實驗原理是實驗的核心；
對于實驗誤差，要緊扣實驗原理，用作圖法，確定出入射角與折射角的誤差，即可分析折射率的誤差．