第
2
节
理解教材新知
把握热点考向
应用创新演练
第四章

考向二
考向一
        三、实验器材
        长方形玻璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器、三角板(或直尺)、铅笔。
        四、实验步骤
        (1)先在白纸上画一条直线EE′，代表两种介质的分界面；再画出一直线段AB作为入射光线，然后画出分界面上B处的法线NN′，如图4－2－1所示。
图4－2－1
        (2)把长方形的玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边与EE′对齐，用直尺或三角板轻靠在玻璃砖的另一长边，按住直尺或三角板不动。将玻璃砖取下，画出直线FF′代表玻璃砖的另一边。
        (3)在直线AB上竖直插上两枚大头针G1、G2，放回玻璃砖，然后透过玻璃砖观察大头针G1、G2的像，调整视线方向，直到G1的像被G2挡住。
        (4)在观察的这一侧竖直地插上两枚大头针G3和G4，用G3挡住G1、G2的像，用G4挡住G3以及G1、G2的像。
        (5)移去大头针和玻璃砖，过G3、G4的插点画直线CD，与FF′相交于C点，直线CD就表示沿直线AB入射的光线透过玻璃砖后的光线，连接BC，BC就是玻璃砖内的折射光线的路径。
        (6)用量角器量出入射角i和折射角r，查出入射角和折射角的正弦值。
        (7)通过上面的步骤分别测出入射角是15°、30°、45°、60°、75°时的折射角，并查出相应的正弦值，把这些数据记录在自己设计的表格中。
图4－2－2
        六、注意事项
        (1)玻璃砖的折射面EE′必须画准确，然后再确定法线。
        (2)操作时不能用手触摸玻璃砖的光洁的光学面，更不能用玻璃砖代替直尺画线，以免划伤玻璃砖表面。
        (3)实验时，要尽可能地将大头针竖直地插在纸上，且G1和G2之间，G2和B之间，G3和G4之间的距离要稍大一些。要透过玻璃砖看大头针的像，而不是看玻璃砖上面的大头针的头部。
        (4)入射角不宜太大，也不宜太小，但要适当大一些，以减小测量角度的误差。
        (5)在实验过程中，玻璃砖和白纸的位置不能改变。
        (6)玻璃砖要选宽度较大的，宜在5 cm以上。
        七、误差分析
        (1)插针过程中针的位置不恰当导致画光路图时出现误差，如两针间的距离过小、两针的连线取向不当致使入射角过大或过小等。
        (2)画玻璃砖两边线EE′和FF′时出现误差。如两边线间距离比玻璃砖实际宽度偏大或偏小。
        (3)玻璃砖和白纸的位置移动使入射角和折射角偏大或偏小出现误差。
        (4)在用量角器测量入射角和折射角读数时出现误差。
        (5)观察G1、G2的像，确定G3、G4位置时可能出现误差。
        八、它案设计
        插针法的作用是找出玻璃砖内的光路，其关键是确定入射点和出射点，而入射点和出射点是利用插针后确定的直线与界面直线相交而得到的，故实验的关键是插准大头针，画准玻璃砖边界线，而与所选玻璃砖两边平行与否无关。如用半圆形、圆形或三角形玻璃砖，均可测出其折射率，光路如图4－2－4所示。
图4－2－4
       [例1]　某同学用插针法测定玻璃砖的折
射率，他的实验方法和操作步骤正确无误，
但他处理实验记录时发现玻璃砖的两个光学
面aa′与bb′不平行，如图4－2－5所示，则(　　)
  A．AO与O′B两条直线平行
  B．AO与O′B两条直线不平行
  C．他测出的折射率偏大
  D．他测出的折射率不受影响
[答案]　BD
        [例2]　一块玻璃砖有两个相互平行的表面，其中一个表面是镀银的(光线不能通过此表面)。现要测定此玻璃的折射率。给定的器材还有：白纸、铅笔、大头针4枚(P1、P2、P3、P4)、带有刻度的直角三角板、量角器。
        实验时，先将玻璃砖放到白纸上，使上
述两个相互平行的表面与纸面垂直。在纸上
画出直线aa′和bb′，aa′表示镀银的玻璃表面，
bb′表示另一表面，如图4－2－6所示。然后，
在白纸上竖直插上两枚大头针P1、P2(位置如图)。用P1、P2的连线表示入射光线。
图4－2－6
        (1)为了测量折射率，应如何正确使用大头针P3、P4？试在题图中标出P3、P4的位置。
        (2)然后，移去玻璃砖与大头针。试在题图中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角θ1与折射角θ2。简要写出作图步骤。
        (3)写出用θ1、θ2表示的折射率公式。
        [解析]　(1)在bb′一侧观察P1、P2(经过bb′
折射aa′反射，再经bb′折射后)的像，在适当
的位置插上P3，使得P3与P1、P2的像在一条
直线上，即让P3挡住P1、P2的像；再插上P4，让它挡住P1和P2的像和P3。P3、P4的位置如图所示。
[答案]　见解析
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