Question

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（光线不能通过表面）．现要测定此玻璃砖的折射率．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．
根据题目的要求补充实验的步骤：
（ a ）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；
（ b ）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，如图所示；
（ c ）

 

；
（ d ）

 

；
（ e ）移去玻璃砖与大头针．在题图中画出光路图；
（ g ）若用θ₁表示光线进入玻璃砖时的入射角，用θ₂表示光线进人玻璃砖时的折射角．请写出用θ₁、θ₂表示的该玻璃砖的折射率为n=

 

．

Answer 1

分析：（1）由题意，aa′表面镀银，只能反射，光线先经bb′折射，再经aa′表面反射，再折射到空中，在bb′一侧观察P₁、P₂（经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P₂（或P₁）的像和P₃．P₃、P₄的位置．
（2）根据原理，画出光路图．
（3）求出入射角和折射角的大小，根据折射定律可以求出折射率的表达式．

解答：解：（c）在白纸上竖直插上两枚大头针P₁、P₂．如图所示．
（d）在bb′一侧观察P₁、P₂（经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P₂（或P₁）的像和P₃．P₃、P₄的位置如图．

（e）确定P₃、P₄位置的作图步骤：
①过P₁、P₂作直线与bb′交于O；
②过P₃、P₄作直线与bb′交于O′；
③利用刻度尺找到OO′的中点M；
④过O点作bb′的垂线CD为法线，过M点作bb′的垂线与aa′相交与N，如图所示，连接ON为经过bb′的折射光线；
⑤则∠P₁OD=θ₁，∠CON=θ₂．
画出光路图；
（g）根据折射定律有：n=

sinθ1

sinθ2

．
故答案为：
（c）在白纸上竖直插上两枚大头针P₁、P₂．如图所示．
（d）在bb′一侧观察P₁、P₂（经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P₂（或P₁）的像和P₃．P₃、P₄的位置如图．
（e）画出光路图；
（g）

sinθ1

sinθ2

．

点评：明确实验原理，了解具体实验操作，正确应用基本物理规律解决实验问题是学好实验的前提．