Question

18．一塊玻璃磚有兩個相互平行的表面，其中一個表面是鍍銀的（光線不能穿過此表面）．現(xiàn)要測定此玻璃磚的折射率，給定的器材還有：白紙、鉛筆、大頭針4枚（P₁、P₂、P₃、P₄）、帶有刻度的直角三角板、量角器．實驗時，先將玻璃磚放到水平白紙上，使上述兩個相互平行的表面與紙面垂直．在紙面上畫出直線aa′和bb′，aa′表示鍍銀的玻璃表面，bb′表示另一表面，如圖所示．然后，在白紙上豎直插上兩枚大頭針P₁、P₂．用P₁、P₂的連線表示入射光線．
（1）為了測量該玻璃磚的折射率，請在圖中作出P₃、P₄的大致位置．
（2）移去玻璃磚與大頭針，在白紙上通過作圖的方法得到光線從空氣射入玻璃磚中的入射角θ₁與折射角θ₂．則該玻璃磚的折射率n=$\frac{sin{θ}_{1}}{sin{θ}_{2}}$．

Answer 1

分析 （1）由題意，aa′表面鍍銀，只能反射，光線先經(jīng)bb′折射，再經(jīng)aa′表面反射，再折射到空中，在bb′一側觀察P₁、P₂（經(jīng)bb′折射、aa′反射，再經(jīng)bb折射后）的像，在適當?shù)奈恢貌迳螾₃，使得P₃與P₁、P₂的像在一條直線上，即讓P₃擋住P₁、P₂的像：再插上P₄，讓它擋住P₂（或P₁）的像和P₃．P₃、P₄的位置．
（2）根據(jù)原理，畫出光路圖；求出入射角和折射角的大小，根據(jù)折射定律可以求出折射率的表達式．

解答 解：（1）確定P₃、P₄位置的作圖方法：由于aa′表面鍍銀，只能反射，所以光路為：入射光線、經(jīng)過bb′的折射光線、經(jīng)過aa′的反射光線、再次經(jīng)過bb′的折射后的出射光線（P₃、P₄的連線），作出此光路，即可標出P₃、P₄的位置．
實驗方法：在bb′一側觀察P₁、P₂（經(jīng)bb′折射、aa′反射，再經(jīng)bb折射后）的像，在適當?shù)奈恢貌迳螾₃，使得P₃與P₁、P₂的像在一條直線上，即讓P₃擋住P₁、P₂的像：再插上P₄，讓它擋住P₂（或P₁）的像和P₃．P₃、P₄的位置如圖．
故具體操作為：在bb′一側觀察P₁、P₂（經(jīng)bb′折射、aa′反射，再經(jīng)bb′折射后）的像，在適當?shù)奈恢貌迳螾₃，使得P₃與P₁、P₂的像在一條直線上，即讓P₃擋住P₁、P₂的像：再插上P₄，讓它擋住P₂（或P₁）的像和P₃，P₃、P₄的位置見上圖．
（2）根據(jù)折射定律有：n=$\frac{sin{θ}_{1}}{sin{θ}_{2}}$；
故答案為：（1）如上圖所示；（2）$\frac{sin{θ}_{1}}{sin{θ}_{2}}$．

點評 明確實驗原理，了解具體實驗操作，正確應用基本物理規(guī)律解決實驗問題是學好實驗的前提．