測定玻璃磚折射率誤差的分析

1、測定玻璃磚折射率誤差的分析湖北應(yīng)城一中何飛432400測定玻璃磚折射率是高中物理選修模塊幾何光學(xué)中考查的實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)操作并不復(fù)雜,但是學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中不細(xì)心，對(duì)實(shí)驗(yàn)理論掌握不透徹等因素的影響，造成實(shí)驗(yàn)誤差的現(xiàn)象比比然后將玻璃磚放入平行界線中間,皆是.由于本實(shí)驗(yàn)中先要畫出與玻璃磚等寬的平行邊界線, 并且在后面的實(shí)驗(yàn)過程中玻璃不能移動(dòng)，所以玻璃磚的移動(dòng)是造成本次實(shí)驗(yàn)誤差的重要因.本文從折射率的定義出發(fā)，通素，學(xué)會(huì)如何分析這些原因的形成，有利于指導(dǎo)我們的實(shí)驗(yàn) 過詳細(xì)的作圖分析，深入挖掘形成誤差的原因并總結(jié)規(guī)律、偏大型一條邊界線與玻璃磚上表面對(duì)齊，另一條邊界線沒有對(duì)齊玻璃磚的下表面，使得兩邊界線寬度小于玻

2、璃磚的厚度.作圖1分析如下:b精品資料Oi,交所畫界線bb于02，P3、P4是用插針法畫出的出射光線，交玻璃磚的下表面于則Oi點(diǎn)為真實(shí)的出射光線和玻璃磚的交點(diǎn)，O2為出射光線和所畫有誤界線的交點(diǎn)。連接OiO2，則光線OiO2為真實(shí)的折射光線，光線 002是實(shí)驗(yàn)者認(rèn)為的折射光線，實(shí)則為有誤 差的折射光線.所以2為真實(shí)的折射角，ri為有誤差的折射角.由折射率的定義:sin in直=sin2_ sin i n測二sin ri(<2/. sin ri <sin a即測量結(jié)果偏大.圖3圖2如圖2所示，上邊界aa'畫得低于玻璃磚的上表面，致使aa'和bb'的間距小于玻璃

3、磚的厚度；如圖3所示，上邊界aa'畫得低于玻璃磚的上表面，同時(shí)下邊界bb'畫得高于玻璃磚 的下表面，致使 aa'和bb'的間距也小于玻璃磚的厚度。在這兩種情況中，測量結(jié)果均偏大二、偏小型一條邊界線與玻璃磚上表面對(duì)齊，另一條邊界線沒有對(duì)齊玻璃磚的下表面，使得兩邊界線寬度大于玻璃磚的厚度.作圖4分析如下:bP3、P4是用插針法畫出的出射光線，0i是出射光線和界線 bb'的交點(diǎn)，反向延長與玻璃磚下表面的交點(diǎn)為 02,連接00 1和00 2，則光001為有誤差的折射光線,光線002為真實(shí)的折射bb圖5ri為有誤差的折射角,2為真實(shí)的折射角.由折射率的定義可知:s

4、in i n真二sin r2_ sin i n測二 sin r,I I，2 "”sin r2 <sin r,即測量結(jié)果偏小.如圖5所示，上邊界aa'畫得高于玻璃磚的上表面,致使 aa'和bb'的間距大于玻璃磚的厚度；如圖6所示，上邊界aa'畫得高于玻璃磚的上表面，同時(shí)下邊界bb'畫得低于玻璃磚的下表面，致使aa'和bb'的間距也大于玻璃磚的厚度.在這兩種情況中，測量結(jié)果均偏小三、不變型雖然在實(shí)驗(yàn)過程中，所作的界線aa'與bb'沒有與玻璃磚的上下表面對(duì)齊，但界線 aa'與bb'之間的距離仍等于

5、玻璃析如下:測量結(jié)果將與真實(shí)值相等，測磚的厚度，此時(shí)得到的量結(jié)果不變.作圖7分O2、O4為入射光線PlP2延長線和出射光線 P3P4與上下邊界的交點(diǎn)，O3、Ol為出射光線P3P4的反向延長線和入射光線PlP2與玻璃磚上下表面的交點(diǎn)，入射角為i，真實(shí)的折射角為ri，有誤差的折射角為r2. O1O3為真實(shí)的折射光線，O2O4為有誤差的折射光線.由于aa'與bb'之間的距離等于玻璃磚的厚度，故：OiO2平行且等于 O3O4,所以四邊形 O1O2O4O3 為平行四邊形O1O3/O2O4，即：ri=r2.由折射率的定義知:sin i n直=sin r,_ sin i n測二sin r2,sin r, =sin r2即測量結(jié)果與真實(shí)值相等可見，不論在實(shí)驗(yàn)過程中邊界線如何畫，若上下界線上的入射點(diǎn)和出射點(diǎn)間距離小于玻 璃磚厚度，測量結(jié)果就大于真實(shí)值；若上下界線上的入射點(diǎn)和出射點(diǎn)間距離大于玻璃磚厚度,測量結(jié)果測量結(jié)果就小于真實(shí)值； 若上下界線上的入射點(diǎn)和出射