Question

利用插針法可以測量半圓柱形玻璃磚的折射率。實驗方法如下：在白紙上做一直線MN，并做出它的一條垂線AB，將半圓柱形玻璃磚(底面的圓心為O)放在白紙上，它的直線與直線MN對齊，在垂線AB上插兩個大頭針P₁和P₂，然后在半圓柱形玻璃磚的右側插上適量的大頭針，可以確定光線P₁P₂通過玻璃磚后的光路，從而求出玻璃的折射率。實驗室中提供的器材除了半圓柱形玻璃磚、木板和大頭針外，還有量角器等。

A.某學生用上述方法測量玻璃的折射率，在他畫出的垂線AB上豎直插上了P₁、P₂兩枚大頭針，但在半圓柱形玻璃磚右側的區域內，不管眼睛放在何處，都無法透過玻璃磚同時看到P₁、P₂的像，原因是__________________，他應采取的措施是__________________。

B.為了確定光線P₁P₂通過玻璃磚后的光路，在玻璃磚的右側，最少應插__________枚大頭針。

C.請在半圓柱形玻璃磚的右側估計所插大頭針的可能位置，并用“×”表示，做出光路圖。為了計算折射率，應該測量的量(在光路圖上標出)，有：_____________________，計算折射率的公式是____________________。

Answer 1

A.光線P₁P₂垂直于界面進入半圓柱形玻璃后到達圓弧面上的入射角大于臨界角，發生全反射現象，光不能從圓弧面折射出來；    向上移動半圓柱形玻璃磚，使到達圓弧面上的光線的入射角小于臨界角

B.1枚

C.測出入射角i和折射角r      折射率n=    光路圖如下圖

解析：A。原因是光線P₁P₂垂直于界面進入半圓柱形玻璃后到達圓弧面上的入射角大于臨界角，發生全反射，光不能從圓弧面折射出來。

措施是向上移動玻璃磚，使到達圓弧面上的光線的入射角小于臨界角。

B.因兩點確定直線，由光路與圓弧面可確定出射點D，故只需再用1枚即可。

C.光路如圖，光在圓弧面上D點發生折射，法線為OD直線，測出入射角i和折射角r，則折射率n=。