Question

16．圖1是某同學(xué)用平行玻璃磚測(cè)玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)，圖中aa′和bb′分別代表玻璃磚的兩個(gè)界面．

（1）若AO代表入射光線O′B代表出射光線，則OO′代表折射光線，玻璃的折射率可以用公式n=$\frac{sini}{sinr}$進(jìn)行計(jì)算．
（2）若實(shí)驗(yàn)中，已畫(huà)好玻璃磚界面aa′和bb′，不慎將玻璃磚向上平移了一些，放在圖中所示公交車(chē)，實(shí)驗(yàn)中其他操作均正確，測(cè)得的折射率將C．
A．偏大    B．偏小    C．不變    D．無(wú)法確定
（3）若實(shí)驗(yàn)中利用了圖3所示的玻璃磚，以插針?lè)�測(cè)玻璃的折射率，如圖P₁、P₂、P₃、P₄為插針位置，由于玻璃磚的兩個(gè)面aa′和bb′明顯不平行，那么P₁P₂和P₃P₄不平行（填“平行”或“不平行”）；這件事對(duì)測(cè)得的折射率無(wú)（填“有”或“無(wú)”）影響．
（4）如圖4所示，用插針?lè)�測(cè)定玻璃磚折射率的實(shí)驗(yàn)中，甲、乙、丙三位同學(xué)在紙上畫(huà)出的界面aa′和bb′與玻璃磚位置的關(guān)系分別如圖中的①、②和③所示，其中甲、丙兩同學(xué)用的是矩形玻璃磚，乙同學(xué)用的是梯形玻璃磚，他們的其他操作均正確，且均以aa′和bb′為界面畫(huà)光路圖，則：
①甲同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比偏�。ㄌ睢捌�大”“偏小”或“不變”）．
②乙同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比不變（填“偏大”、“偏小”或“不變”）
③丙同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比不確定．

Answer 1

分析 測(cè)定玻璃的折射率的實(shí)驗(yàn)原理是折射定律n=$\frac{sini}{sinr}$．若已畫(huà)好玻璃磚界面aa′和bb′后，作光路圖時(shí)，就以aa′為邊界，根據(jù)實(shí)際的邊界與作圖的邊界不同，作出光路圖，比較將玻璃磚向上平移時(shí)，入射角和折射角的關(guān)系，分析誤差情況；
用插針?lè)�測(cè)定玻璃磚折射率的實(shí)驗(yàn)原理是折射定律n=$\frac{sini}{sinr}$，作出光路圖，確定折射光線的偏折情況，分析入射角與折射角的誤差，來(lái)確定折射率的誤差．

解答 解：（1）若AO代表入射光線O′B代表出射光線，則OO′代表折射光線，
玻璃的折射率可以用公式：n=$\frac{sini}{sinr}$；
（2）經(jīng)過(guò)玻璃磚的光路如圖中1所示，由于所作的玻璃磚分界線不是實(shí)際的分界線，如圖2中虛線所示，由幾何知識(shí)可知，測(cè)出的折射角與正確操作時(shí)相同．
根據(jù)折射定律n=$\frac{sini}{sinr}$得知，測(cè)得的折射率將不變．故C正確；
（3）無(wú)論玻璃磚的兩個(gè)面aa′和bb′是否平行，進(jìn)入玻璃時(shí)折射光線射到的位置固定不變，即P₂P₃在bb′面上照射的位置固定，
但是aa′和bb′不平行時(shí)在bb′面的入射角比平行時(shí)的入射角大，則折射角也會(huì)變大，但折射角增大的度數(shù)與入射角增大的度數(shù)不相等，故P₁P₂和P₃P₄ 不平行；
測(cè)折射率時(shí)，只要操作正確，與玻璃磚形狀無(wú)關(guān)，故玻璃的兩個(gè)光學(xué)面aa′、bb′不平行，對(duì)玻璃折射率的測(cè)定結(jié)果沒(méi)有影響；
（4）甲同學(xué)測(cè)量的光路圖如圖甲所示，真實(shí)值n=$\frac{sini}{sinr}$，測(cè)量值n′=$\frac{sini}{sinr′}$，因r′＞r，故n＞n′，所以甲同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比偏�。�
乙同學(xué)測(cè)量的光路圖如圖乙所示，測(cè)量值n=$\frac{sini}{sinr}$，與真實(shí)值相等；
丙同學(xué)的測(cè)量可能出現(xiàn)三種可能，光路圖如圖丙所示，當(dāng)出射點(diǎn)為c時(shí)，測(cè)量值與真實(shí)值相同，當(dāng)出射點(diǎn)在c左側(cè)時(shí)，測(cè)量值小于真實(shí)值，當(dāng)出射點(diǎn)在c點(diǎn)右側(cè)時(shí)，測(cè)量值大于真實(shí)值，故丙同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比可能偏大，可能偏小，可能不變．

故答案為：（1）折射光線，n=$\frac{sini}{sinr}$；（2）C；（3）不平行，無(wú)；（4）偏��；不變；可能偏大，可能偏小，可能不變．

點(diǎn)評(píng) 本題關(guān)鍵是作出光路圖，分析實(shí)際邊界與作圖邊界不同時(shí)，測(cè)出的折射角與正確操作時(shí)折射角的關(guān)系相同；
對(duì)于本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)誤差，要緊扣實(shí)驗(yàn)原理，運(yùn)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．對(duì)平行玻璃玻璃磚特性，可根據(jù)折射定律和光路可逆性原理來(lái)理解；
對(duì)于實(shí)驗(yàn)誤差，要緊扣實(shí)驗(yàn)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．