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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
2、宽度小于玻璃砖的厚度.作图 1 分析如下：图 1P 、P 是用插针法画出的出射光线，交玻璃砖的下表面于 O ，交所画界线 bb 3 4 1于 O ，则2O 点为真实的出射光线和玻璃砖的交点，O 为出射光线和所画有误界线的交点。连接 O O ， 1 2 1 2则光线 O O 为真实的折射光线，光线 OO 是实验者认为的折射光线，实则为有误差的折射光 1 2 2线.所以 r 为真实的折射角，r 为有误差的折射角.2 1由折射率的定义：n =真sin isin r2n =测sin isin r1Q r r1 2 sin 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
3、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 4P 、P 是用插针法画出的出射光线，O 是出射光线和界线 bb的交点，反向延长与玻璃 3 4 1砖下表面的交点为 O ，连接 OO 和 OO ，则光线 OO 为有误差的折射光线，光线 OO 为真实的2 1 2 1 2折射光线.r 为有误差
4、的折射角，r 为真实的折射角.1 2由折射率的定义可知：n =真sin isin r2n =测sin isin r1图 5Q r r2 1 sin r sin r 2 1 n n测 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，
5、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 7O 、O 为入射光线 P P 延长线和出射光线 P P 与上下边界的交点，O 、O 为出射光线 P P 2 4 1 2 3 4 3 1 3 4的反向延长线和入射光线 P P 与玻璃砖上下表面的交点，入射角为i ，真实的折射角为 r ，1 2 1有误差的折射角为 r . O O 为真实的折射光线，O O 为有误差的折射光线.由于 aa与 bb之2 1 3 2 4间的距离等于玻璃砖的厚度，故： O O 平行且等于 O O ，所以四边形 O O O O 为平行四边1 2 3 4 1 2 4 3形. O O / O O 1 3 2 4，即：r =r . 1 2由折射率的定义知：n =真sin isin r1n =测sin isin r2Q sin r =sin r1 2 n = n真 测即测量结果与真实值相等.