如图所示,某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率.在平铺的白纸上垂直纸面插大头针P1、P2确定入射光线,并让入射光线过圆心O,在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针P3,使P3挡住P1、P2的像,连接O P3.图中MN为分界面,虚线半圆与玻璃砖对称,B、C分别是入射光线、折射光线与圆的交点,AB、CD均垂直于法线并分别交法线于A、D点.①设AB的长度为l1,AO的长度为l2,CD的长度为l3,DO的长度为l4,为较方便地表示出玻璃砖的折射率,需用刻度尺测量的有______,则玻璃砖的折射率可表示为______.②该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度,由此测得玻璃砖的折射率将______(填“偏大”、“偏小”或“不变”).

问题描述:

如图所示,某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率.在平铺的白纸上垂直纸面插大头针P1、P2确定入射光线,并让入射光线过圆心O,在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针P3,使P3挡住P1、P2的像,连接O P3.图中MN为分界面,虚线半圆与玻璃砖对称,B、C分别是入射光线、折射光线与圆的交点,AB、CD均垂直于法线并分别交法线于A、D点.

①设AB的长度为l1,AO的长度为l2,CD的长度为l3,DO的长度为l4,为较方便地表示出玻璃砖的折射率,需用刻度尺测量的有______,则玻璃砖的折射率可表示为______.
②该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度,由此测得玻璃砖的折射率将______(填“偏大”、“偏小”或“不变”).

(1)根据几何知识得,入射角的正弦sini=

AB
BO
,折射角的正弦sinr=
CD
OC
l3
OC
,又BO=OC,则折射率为n=
sini
sinr
l1
l3
.故需要测量的量有l1 和l3
②该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度,折射光线将顺时针转动,而作图时仍以MN为边界,AD为法线,则入射角不变,折射角减小,由折射率公式律n=
sini
sinr
可知,测得玻璃砖的折射率将偏大.
故答案为:①l1 和l3;n=
l1
l3
    ②偏大
答案解析:①用插针法测定半圆形玻璃砖折射率的原理是折射定律n=
sini
sinr
,根据几何知识可得到入射角的正弦与圆的半径与AB的长度l1的关系、折射角的正弦与圆的半径与CD的长度l1的关系,即可得到需要测量的量.
②该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度,折射光线将顺时针转动,作图时入射角不变,折射角减小,则知n的测量值变大.
考试点:测定玻璃的折射率.
知识点:本题用插针法测定半圆形玻璃砖折射率,数据处理的方法是单位圆法,分析误差关键分析入射角和折射角产生的误差,由实验原理律n=
sini
sinr
分析.