Question

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（光線不能通過此表面）.現要測定此玻璃的折射率.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，先將玻璃磚放到白紙上，使上述兩個相互平行的表面與紙面垂直.在紙上畫出直線aa′和bb′，aa′表示鍍銀的玻璃表面，bb′表示另一表面，如圖5-4-4所示.然后，在白紙上豎直插上兩枚大頭針P₁、P₂（位置如圖）.用P₁、P₂的連線表示入射光線.

圖5-4-4

i.為了測量折射率，應如何正確使用大頭針P₃、P₄？

試在題圖中標出P₃、P₄的位置.

ii.然后，移去玻璃磚與大頭針.試在題圖中通過作圖的方法標出光線從空氣到玻璃中的入射角θ₁與折射角θ₂.簡要寫出作圖步驟.

iii.寫出用θ₁、θ₂表示的折射率公式為n=_____________.

Answer 1

解析：本實驗與教材中“測玻璃磚折射率”實驗比較，器材發生了變化，玻璃磚由兩個透光表面，變成了一個透光，一個反射光.根據反射定律、折射定律知，物體發生的光經玻璃磚后的光路如圖5-4-5，與教材實驗原理、方法類比，我們知道要測定玻璃磚的折射率，須確定進入磚的折射光線即確定反射點N.借用“插針法”可確定出射光線，出射點O′，利用點N在點OO′直線的中重線上可確定N點，進而得到入射角θ₁與折射角θ₂，則折射率n=.

圖5-4-5

答案：i.在bb′一側觀察P₁、P₂（經過bb′折射aa′反射，再經bb′折射后）的像，在適當的位置插上P₃，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P₃（或P₁）的像和P₃.P₃、P₄的位置如圖.

ii.①過P₁、P₂作直線與bb′交于O；

②過P₃、P₄作直線與bb′交于O′；

③利用刻度尺找到OO′的中點M；

④過O點作bb′的垂線CD，過M點作bb′的垂線與aa′相交于N，如圖所示，連接ON；

⑤∠P₁OD=θ₁，∠CON=θ₂.

iii.n=sinθ₁/sinθ₂.