测定玻璃砖折射率误差的分析

1、_测定玻璃砖折射率误差的分析湖北 应城一中何飞432400测定玻璃砖折射率是高中物理选修模块几何光学中考查的实验，该实验操作并不复杂，但是学生在实验中不细心，对实验理论掌握不透彻等因素的影响，造成实验误差的现象比比皆是 .由于本实验中先要画出与玻璃砖等宽的平行边界线，然后将玻璃砖放入平行界线中间，并且在后面的实验过程中玻璃不能移动，所以玻璃砖的移动是造成本次实验误差的重要因素，学会如何分析这些原因的形成，有利于指导我们的实验.本文从折射率的定义出发，通过详细的作图分析，深入挖掘形成误差的原因并总结规律.一、偏大型一条边界线与玻璃砖上表面对齐，另一条边界线没有对齐玻璃砖的下表面，使得两边界线宽度

2、小于玻璃砖的厚度.作图 1 分析如下：图 1P3、 P 4 是用插针法画出的出射光线，交玻璃砖的下表面于O 1，交所画界线bb '于 O2 ，则 O 1 点为真实的出射光线和玻璃砖的交点，O2 为出射光线和所画有误界线的交点。连接O1 O2，则光线O 1O 2 为真实的折射光线，光线OO 2 是实验者认为的折射光线，实则为有误差的折射光线 . 所以 r2 为真实的折射角，r1 为有误差的折射角.精品资料_由折射率的定义：n真 =sin in测 = sin isin r2sin r1r1r2sin r1 sin r2n测n真即测量结果偏大.图 2图 3如图 2 所示，上边界aa'

3、 画得低于玻璃砖的上表面，致使aa' 和 bb' 的间距小于玻璃砖的厚度；如图3 所示，上边界aa' 画得低于玻璃砖的上表面，同时下边界bb' 画得高于玻璃砖的下表面，致使aa'和 bb' 的间距也小于玻璃砖的厚度。在这两种情况中，测量结果均偏大.二、偏小型一条边界线与玻璃砖上表面对齐，另一条边界线没有对齐玻璃砖的下表面，使得两边界线宽度大于玻璃砖的厚度.作图 4 分析如下：图 4精品资料_P3、 P 4 是用插针法画出的出射光线，O1 是出射光线和界线bb'的交点，反向延长与玻璃砖下表面的交点为O2，连接OO 1 和 OO 2，则光线O

4、O 1 为有误差的折射光线，光线 OO 2 为真实的折射光线.图 5r1 为有误差的折射角，r2 为真实的折射角.由折射率的定义可知：sin isin in真 =n测=sin r2sin r1r2r1sin r2 sin r1n测n真图 6即测量结果偏小 .如图 5所示，上边界 aa' 画得高于玻璃砖的上表面，致使aa' 和 bb' 的间距大于玻璃砖的厚度；如图6 所示，上边界aa' 画得高于玻璃砖的上表面，同时下边界bb' 画得低于玻璃砖的下表面，致使 aa'和 bb' 的间距也大于玻璃砖的厚度.在这两种情况中，测量结果均偏小.三、不变

5、型虽然在实验过程中，所作的界线aa' 与 bb' 没有与玻璃砖的上下表面对齐，但界线aa'与 bb' 之间的距离仍等于玻璃砖的厚度，此时得到的测量结果将与真实值相等，测量结果不变 .作图 7分析如下：图 7精品资料_O2 、O4 为入射光线P 1 P2 延长线和出射光线P3 P4 与上下边界的交点，O3 、O1 为出射光线 P 3P4 的反向延长线和入射光线P 1P 2 与玻璃砖上下表面的交点，入射角为i ，真实的折射角为 r1 ，有误差的折射角为r2 . O1 O3 为真实的折射光线，O2O4 为有误差的折射光线.由于 aa'与 bb' 之间的距离等于玻璃砖的厚度，故：O1O2 平行且等于O3 O4，所以四边形O1 O2O4O3为平行四边形 .O1O3 / O2 O4 ，即： r1=r2 .由折射率的定义知：n真 = sin in测 = sin isin r1sin r2sin r1 sin r2n真 =n测即测量结果与真实值相等.可见，不论在实验过程中边界线如何画，若上下界线上的入射点和出射点间距离小于玻璃砖厚度，测量结果就大于真实值；若上下界线上的入射点和出射点间距离大于玻璃砖厚度，测量结果就小于真实值；若上下界线上的入射点和出射点间距离等于