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10.(10分)(2016.扬州模拟)用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时,先在白纸上放好圆弧状玻璃砖,在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1、P2,然后在玻璃砖的另一侧观察,调整视线使P1的像被P2的像挡住,接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和P4,使P3挡住P1和P2的像,P4挡住P3以及P1和P2的像,在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓,如图甲所示,其中O为两圆弧圆心,图中已画出经P1、P2点的入射光线.
(1)在图上补画出所需的光路.
(2)为了测出玻璃的折射率,需要测量入射角和折射角,请在图中的AB分界面上画出这两个角.
(3)用所测物理量计算折射率的公式为n=________.
(4)为了保证在弧面CD得到出射光线,实验过程中,光线在弧面AB的入射角应适当________(填“小一些”“无所谓”或“大一些”).
(5)多次改变入射角,测得几组入射角和折射角,根据测得的入射角和折射角的正弦值,画出了如图乙所示的图象,由图象可知该玻璃的折射率n=________.
解析:(1)连接P3、P4与CD交于一点,此交点即为光线从玻璃砖中射出的位置,由于P1、P2的连线与AB的交点即为光线进入玻璃砖的位置,连接两交点即可作出玻璃砖中的光路,如图所示.
(2)连接O点与光线在AB上的入射点即为法线,作出入射角和折射角如图中i、γ所示.
(3)由折射定律可得n=.
(4)为了保证能在弧面CD上有出射光线,实验过程中,光线在弧面AB上的入射角应适当小一些,才不会使光线在CD面上发生全反射.
(5)图象的斜率k==n,由题图乙可知斜率为1.5,即该玻璃的折射率为1.5.
答案:(1)见解析图(2分) (2)见解析图(2分) (3)(2分) (4)小一些(2分) (5)1.5(2分)
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