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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
2、度小于玻璃砖的厚度作图1分析如下：P图1P、P是用插针法画出的出射光线，交玻璃砖的下表面于0 ,交所画界线bb于0,则3412O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O卩2， 则光线O O2为真实的折射光线，光线OO2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，-为有误差的折射角.由折射率的定义：sin isin in =n =真 sin r测 sin r2 1r r1 2sin r n测 真即测量结果偏大.图2图3如图2所示，上边界aa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
3、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:P图4P、P是用插针法画出的出射光线，0是出射光线和界线bb的交点，反向延长与玻璃341砖下表面的交点为O2，连接OO和OO2，贝y光线OO为有误差的折射光线，光线OO2为真实的折射光线.a a-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：匕 bsin in =真 sin r2sin in =测 sin rib.r r2 1sin
4、 r sin r2 1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:O、O为入射光线PP延长线和出射光线PP与上下边界的交点，0、0为出射光线PP24123 4313 4的反向延长线和入射光线P1P2与
5、玻璃砖上下表面的交点，入射角为i,真实的折射角为ri,有误差的折射角为r. 0 0为真实的折射光线，0 0为有误差的折射光线由于aa与bb之2132 4间的距离等于玻璃砖的厚度，故：00平行且等于00,所以四边形0000为平行四边123 412 4 3形.O O / O O，即：r =r .132412由折射率的定义知：sin isin in =n =真 sin r狈 0 sin r1 2sin r = sin r1 2n =n真 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玻璃砖厚度，测量结果 就等于真实值。抓住这个规律，分析边界线给玻璃砖折射率测定带来的误差就易于反掌
