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1、第10點(diǎn) 測折射率實(shí)驗(yàn)方法創(chuàng)新
1．形狀各異的玻璃磚
實(shí)驗(yàn)中，如果沒有兩面平行的玻璃磚，也可采用三棱鏡、半圓形玻璃磚等進(jìn)行測量，只要利用“插針法”定出入射光線和出射光線，其與界面的交點(diǎn)就是入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn)就能作出折射光線，一樣可以測出折射率．光路圖如圖1所示．
圖1
2．巧妙的數(shù)據(jù)處理
圖2
(1)如果沒有量角器，在完成光路后，可利用數(shù)學(xué)方法來計(jì)算其折射率，做法如圖2所示：以O(shè)點(diǎn)為圓心，任意長為半徑畫圓，分別交線段OA于A點(diǎn)，交OO′連線的延長線于C點(diǎn)，過A點(diǎn)作法線NN′的垂線AB交NN′于B點(diǎn)，過C點(diǎn)作法線NN′的垂線CD交NN′于D點(diǎn)，用刻度尺量
2、得AB、CD，由此可得出玻璃的折射率n＝＝.
如果沒有圓規(guī)，只有刻度尺，也可以直接取線段OA和OC相等，再作AB⊥NN′，CD⊥NN′，用刻度尺量得AB和CD即可．
顯然，以邊長替代入射角、折射角的正弦值既方便又準(zhǔn)確．
(2)根據(jù)折射定律可得n＝，因此有sin θ2＝sin θ1.
在多次改變?nèi)肷浣?、測量相對應(yīng)的入射角和折射角正弦值的基礎(chǔ)上，以sin θ1值為橫坐標(biāo)、以sin θ2值為縱坐標(biāo)，建立直角坐標(biāo)系，如圖3所示．描數(shù)據(jù)點(diǎn)，過數(shù)據(jù)點(diǎn)連線得到一條過原點(diǎn)的直線．
圖3
求解圖線的斜率，設(shè)斜率為k，則k＝，故玻璃磚的折射率n＝.
對點(diǎn)例題 用“插針法”測定透明半圓柱形玻璃
3、磚的折射率，O為玻璃磚截面的圓心，使入射光線跟玻璃磚的平面垂直，如圖4所示的四幅圖中P1、P2、P3和P4是四個學(xué)生實(shí)驗(yàn)插針的結(jié)果．
圖4
(1)在這四幅圖中肯定把針插錯了的是________．
(2)在這四幅圖中可以比較準(zhǔn)確地測出折射率的是________．
解題指導(dǎo) 將P1P2看作入射光線，P3P4看作出射光線，由題干知，入射光線與界面垂直，進(jìn)入玻璃磚后，傳播方向不變，由作出的光路圖可知A、C錯誤；而B中光路雖然正確，但入射角和折射角均為零，測不出折射率，只有D能比較準(zhǔn)確地測出折射率．
答案 (1)AC (2)D
方法探究 教材上是用長方形玻璃磚做實(shí)驗(yàn)的，但并不
4、是說只能用長方形玻璃磚來做此實(shí)驗(yàn)，其實(shí)用截面為梯形、三角形、半圓形等形狀的玻璃磚都可以，只要能確定出折射光線的光路即可．
如圖5所示，某同學(xué)用插針法測定一半圓形玻璃磚的折射率．在平鋪的白紙上垂直紙面插大頭針P1、P2確定入射光線，并讓入射光線過圓心O，在玻璃磚(圖中實(shí)線部分)另一側(cè)垂直紙面插大頭針P3，使P3擋住P1、P2的像，連接OP3.圖中MN為分界面，虛線半圓與玻璃磚對稱，B、C分別是入射光線、折射光線與圓的交點(diǎn)，AB、CD均垂直于法線并分別交法線于A、D點(diǎn)．
圖5
(1)設(shè)AB的長度為l1，AO的長度為l2，CD的長度為l3，DO
的長度為l4，為較方便地表示出玻璃磚的折射率，需用刻度尺測量________，則玻璃磚的折射率可表示為________．
(2)該同學(xué)在插大頭針P3前不小心將玻璃磚以O(shè)為圓心順時針轉(zhuǎn)過一小角度，由此測得玻璃磚的折射率將________(填“偏大”“偏小”或“不變”)．
答案 (1)l1和l3 l1/l3 (2)偏大
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