Question

已知“光沿某一方向從空氣斜射入液體中時，液體的密度越大，對光的偏折效果就越明顯。”請你利用上述規律設計一個實驗方案，比較兩種無腐蝕透明液體的密度大小。

    供你選用的實驗器材：足量的兩種無腐蝕透明液體；水平實驗臺、記號筆、鐵架臺、激光筆、細線、刻度尺、量角器、塑料白板、方形玻璃水槽各若干。

    （1）寫出主要實驗步驟及實驗現象或測量的物理量（用字母表示）。（必要時可畫圖輔助說明）

    （2）分析實驗現象或測得的物理量，說明液體密度的大小與實驗現象或所測物理量之間的對應關系。

Answer 1

方法一：先從空氣斜射向液體，保持折射角不變的方法。

①     用記號筆在白扳上劃一條水平線MM′和豎直線NN′，標出交點(入射點)O，并畫出一條與ON′成一定角度的0C線。

      

(圖1)

②把白板插入水槽中，并將液體倒入其中，使液面達到MM′標記處。讓光束緊貼白板從空氣斜射入液體，調整人射角使光束沿0C方向折射，用記號筆在白板上畫出在空氣中的入射光線。

③將液體倒出，換液體，重復步驟②。

(明確控制變量及觀察記錄的內容)

④用量角器分別量出(或比較)兩次的入射角i₁和i₂的大小。(觀察、記錄、測量可操作)

⑤若，；，；，

方法二：先從液體斜射向空氣，保持入射角不變的方法。

①     用記號筆在白板上劃一條水平線MM′和豎直線NN′，標出交點(入射點)0，并畫出一條與ON′成較小角度的CO線。

        

  (圖2)

②把白板插入水槽中，并將液體倒入其中，使液面達到MM′標記處。讓光束緊貼白板從水槽底部沿著CO方向從液體斜射到空氣中，用記號筆在自板上畫出在空氣中的折射光線。

③將液體倒出，換液體，重復步驟②。

(明確控制變量及觀察記錄的內容)

④用量角器分別量出(或比較)兩次折射角r₁和r₂。(觀察、記錄、測量可操作)

⑤若，；，；，

方法三：保持入射角及入射點不變，比較折射光線投射到水糟底部的光點離水糟邊緣的距離的方法。

①     用記號筆在玻璃水槽前面外壁畫一條與水槽底平行的線MM′．并在MM′上確定人射點0；用細線將筆固定在鐵架臺上。

         

              （圖3）

②將液體倒人水槽中，并使液面與MM′相平。

③讓光束平行前壁沿某方向入射(如CO方向)，用記號筆在水槽外底部標記光點S₁位置。

④將液體倒出，換液體，重復步驟②③。

(明確控制變量及觀察記錄的內容)

⑤用刻度尺分別測出光點到N′的距離L₁與L₂。(觀察、記錄、測量可操作)

⑥若，；，；，

若有其他做法，參照上述標準給分。