郭亞麗

摘 要：通過自準法和分光束法分別測量了玻璃三棱鏡的頂角和最小偏向角？啄min，結(jié)合不確定度對實驗測量結(jié)果進行了分析，給出了玻璃折射率的不確定度的最終評定誤差分析。對學生更好的理解和掌握不確定度具有一定的指導意義。

關(guān)鍵詞：分光儀；不確定度；折射率

引言

光線在傳播過程中，遇到不同介質(zhì)的分界面時，會發(fā)生反射和折射，光線將改變傳播的方向，結(jié)果在入射光與反射光或折射光之間就存在一定的夾角。通過對某些角度的測量，可以測定折射率[1]、光柵常數(shù)[2]、光波波長[3]、色散率[4]等許多物理量。因而精確測量這些角度，在光學實驗中顯得十分重要。分光計[5]是一種能精確測量上述要求角度的典型光學儀器，經(jīng)常用來測量材料的折射率、色散率、光波波長和進行光譜觀測等。折射率是透明物質(zhì)的一個非常重要的光學參數(shù)，在生產(chǎn)和科學研究中，往往需要測量某種物質(zhì)的折射率，玻璃的折射率用玻璃三棱鏡來測定。光在真空中的速度為c，當光線進入玻璃后，其能量將會受到損失，所以光在玻璃中的傳播速度v肯定小于c，其比值c/v稱作該物質(zhì)的折射率n。當一束單色光通過一個頂角為的玻璃三棱鏡后，出射光線和入射光線之間有一個最小偏向角？啄。

因此，本實驗要準確測量折射率n，核心就在于如何準確的測量和？啄。誤差不可避免，為了使不同的測量結(jié)果具有可比性，近年來，國際上均采用不確定度來[6-10]評價測量的準確性和結(jié)果的可靠性。在我們平時的教學過程中，很多學生對于用不確定度分析不是很熟悉，因此，本文用不確定度對測量結(jié)果進行了詳盡的分析，對學生更好的理解和掌握不確定度具有一定的指導意義。

1 實驗過程

1.1 玻璃三棱鏡頂角測量

通過自準法來測量玻璃三棱鏡頂角的原理如圖1所示。用雙游標來計量位置，分別為游標1和游標2。測量過程中，要旋緊刻度盤下的螺釘使望遠鏡和刻度盤固定不動，轉(zhuǎn)動游標盤，使AB面正對望遠鏡，記下游標1的讀數(shù)？漬1和游標2的讀數(shù)？漬2，再轉(zhuǎn)動游標盤，使AC面正對望遠鏡，記下游標1的讀數(shù)？漬'1和游標2的讀數(shù)？漬'2。

1.2 玻璃三棱鏡最小偏向角？啄測量

假設(shè)某一波長的光線LD入射到棱鏡的AB面上，經(jīng)過兩次折射后沿ER方向射出，則入射線LD與出射線ER的夾角？啄稱為偏向角。轉(zhuǎn)動三棱鏡，改變?nèi)肷涔鈱B面的入射角，出射光線的方向ER也隨之改變，即偏向角？啄發(fā)生變化。沿偏向角減小的方向繼續(xù)緩慢轉(zhuǎn)動三棱鏡，使偏向角逐漸減?。划斵D(zhuǎn)到某個位置時，若再繼續(xù)沿此方向轉(zhuǎn)動，偏向角又將逐漸增大，此位置時偏向角達到最小值？啄min。？啄min的測量可以用分光束法來測量，具體測量過程見大學物理實驗教材[10]。

2 實驗結(jié)果分析與討論

3 結(jié)束語

通過以上分析，在不影響測量精度的情況下，應(yīng)用不確定度對實驗結(jié)果進行了分析和討論。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不確定度可以準確評價和反映實驗中的誤差，可以很好的應(yīng)用到物理實驗教學和科研中。

參考文獻

[1]劉俊喜.大學物理實驗實用教程[M].清華大學出版社，2014.

[2]張?zhí)齑?，魯婷?大學物理實驗教程[M].哈爾濱工業(yè)大學出版社，2010.

[3]吳蕓，童菊芳.大學物理基礎(chǔ)實驗教程[M].科學出版社，2009.

[4]劉文軍.大學物理實驗教程[M].機械工業(yè)出版社，2015.

[5]黃建剛.學物理實驗教程[M].湖南大學出版社，2011.

[6]賈翠紅，賴恒，雷晉萍.測量不確定度及其估算[J].福建師范大學學報，2007，23（1）：96-99.

[7]倪育才.實用測量不確定度評定[M].中國計量出版社，2007.

[8]陸申龍，曹正東.測量不確定度的一些新概念的分析與討論[J].大學物理，1999，16（3）：35-38.

[9]管荷蘭.大學物理實驗中的不確定度分析[J].大學物理實驗，2007，20（1）：75-77.

[10]解憂.新編大學物理實驗[M].中國礦業(yè)大學出版社，2015.