科技创新与应用Ｉ ２０１５年第２３期 科技创新 用分光仪测玻璃折射率的不确定度分析 郭亚丽 ．吼 一 ＝ （西安科技大学高新学院，陕西西安７１０１０９） 摘要：通过自准法和分光束法分别测量了玻璃三棱镜的顶角０【和最小偏向角８ ，结合不确定度对实验测量结果进行了分析 一． 给出了玻璃折射率的不确定度的最终评定误差分析。对学生更好的理解和掌握不确定度具有一定的指导意义。 关键词：分光仪；不确定度；折射率 引言 ２实验结果分析与讨论 表１三棱镜顶角ｏ【测量结果 分９Ｎ－Ｉ－读数（左） 实验次数 馈 馈 光线在传播过程中，遇到不同介质的分界面时，会发生反射和 折射，光线将改变传播的方向，结果在入射光与反射光或折射光之 间就存在一定的夹角。通过对某些角度的测量，可以测定折射率Ⅲ、 光栅常数日、光波波长ｌ引、色散率 等许多物理量。因而精确测量这些 角度，在光学实验中显得十分重要。分光计嘲是一种能精确测量上述 要求角度的典型光学仪器，经常用来测量材料的折射率、色散率、光 波波长和进行光谱观测等。折射率是透明物质的一个非常重要的光 学参数，在生产和科学研究中，往往需要测量某种物质的折射率，玻 璃的折射率用玻璃三棱镜来测定。光在真空中的速度为ｃ，当光线 进入玻璃后，其能量将会受到损失，所以光在玻璃中的传播速度ｖ 肯定小于ｃ：其比值ｅｌｙ称作该物质的折射率１３．。当一束单色光通过 个顶角为仅的玻璃三棱镜后，出射光线和入射光线之间有一个最 小偏向角８ 其折射率ｎ与ｏ／，和８之间满足如下关系式： 一分光计读Ｉ ｔ（右） ｌ ２ １１９＇１４＇３０＂ ２２９。１５．３０ １１９１６’ ２２９＂１４‘３０ ２３９＂Ｉｆｏ＇ ５９＊９’３０￣ ２３９＂１０‘３０＇ ５９＂１０＇３ ３ １ １９’１４＇３０。 ２２９。１４’０’ ２３９‘１０＇３０＂ ５９。１ｏ３ｏ＂ ４ １１９＂１５＇ ２２９￣４＇：ｆ ２３９＂１０。３０’ ５９＇９’３０＂ ６ ６ １ １９。ｌ３ Ｏ。 ２２９ １３＇３ｏ” ２３９。１１３＇０’ ５９ １００＇ Ｉ１９＂１３ ３０。 ２２９ １３．３０‘ ２３９＂１ ｆｏ。 ５９。１．００＂ ２３９。１０’５０’ ５９。１０＇６ 平均值 １１９。１４’３０’。 ２２９＂１４＇１５’ 三棱镜顶角ｆｔ．的测量结果如表１所示。根据测量结果可得，顶 因此，本实验要准确测量折射率ｎ，核心就在于如何准确的测 角０【的不确定度为 量０【和８。误差不可避免，为了使不同的测量结果具有可比性，近年 来，国际上均采用不确定度来［６－ 评价测量的准确性和结果的可靠 ‘ｐ。的Ａ类不确定度ＵＡ＝ ； 、『 ： 性。在我们平时的教学过程中，很多学生对于用不确定度分析不是 很熟悉，因此，本文用不确定度对测量结果进行了详尽的分析，对学 ‘ｐ 的Ｂ类不确定度 Ｂ＝— ：— ：１７”（本实验所用分光讣 生更好的理解和掌握不确定度具有一定的指导意义。 １实验过程 的最小分度为３０＇ ，△仪＝３０ ）—一ｒ一 １．１玻璃三棱镜顶角０ｌ测量 通过自准法来测量玻璃三棱镜顶角ｏ【的原理如图１所示。用双 游标来计量位置，分别为游标１和游标２。测量过程中，要旋紧刻度 ‘Ｐ 的合成不确定度 ＝√ ＋ ＝√２４ ＋１７。＝２９＂ 同理可得 ， ， 的合成不确定度分别为２５”，１９”，２ 盘下的螺钉使望远镜和刻度盘固定不动，转动游标盘，使ＡＢ面正 对望远镜，记下游标１的读数‘Ｐ。和游标２的读数‘ｐ：，再转动游标 盘，使ＡＣ面正对望远镜，记下游标１的读数‘ｐ 和游标２的读数 ‘ｐ，２ｏ ＝ × 一 ）＋ 一＿］ ＝ ［（２３９ ＝５９。５８ ｌ －１１９ｏｌ制）＋ ＋３６０ ２２９￣１４ 同一游标两个读数之差的绝对值 一‘Ｐ Ｉ或者Ｉ‘Ｐ ‘Ｐ，２ Ｉ是载物 台转过的角度，其数值正好是顶角仅的补角。 三棱镜顶角０【的合成不确定度 一ａ＝１８０。一【ｊ‘ｐ 一‘Ｐ ｌ １＋ｌ‘Ｐ２一‘Ｐ，２ Ｉ］／２ １．２玻璃三棱镜最小偏向角８测量 假设某一波长的光线ＬＤ入射到棱镜的ＡＢ面上，经过两次折 射后沿ＥＲ方向射出，则入射线ＬＤ与出射线ＥＲ的夹角８称为偏向 角。转动三棱镜，改变入射光对ＡＢ面的入射角，出射光线的方向 ＥＲ也随之改变，即偏向角８发生变化。沿偏向角减小的方向继续缓 √（嚣 ） ＋ （ ）。＋（嚣 ） ＋（ （ ） √（“鼢） 十 ） ＋（ ） ＋ ） ＝÷√（２９） ＋（２５） ＋（１９）２＋（２ｏ） １ ２． 慢转动三棱镜，使偏向角逐渐减小；当转到某个位置时，若再继续沿 此方向转动，偏向角又将逐渐增大，此位置时偏向角达到最小值 ８ 。８ 的测量可以用分光束法来测量，具体测量过程见大学物理 实验教材㈣。 ：所以三棱镜顶角ａ＝５９。５８ １”￣１２” 三棱镜最小偏向角８ 的测量结果如表２所示。根据测量结果 可得，８ 的不确定度为 ‘ｐ。的Ａ类不确定度Ｉ１Ａ＝ ． ： ‘Ｐ 的Ｂ类不确定度 庐 ： ：１７，， 、／３ 、／３ ‘Ｐ 的合成不确定度Ｕｃ ＝√ ＋“；＝√４８ ＋１７。＝５１” 同理可得 ， ， 的合成不确定度分别为３１ ，２５ ，２３” ６＝去ｌ（ 一竹）＋（ 一 ｌ ＝图１自准法测量三棱镜顶角仅 图２分光束法测量三棱镜最小 偏向角８ ￣ｔ（１８４￣１ ３０＇‘一１２３￣０＇２５”）＋（４￣０＇５５”＋３６０￣一３０３。ｏｌ４４．’）１ 二 ＝６１。０ ４０” 三棱镜最小偏向角８ 的合成不确定度 一７６一 科技创新 ２０１５年第２３期ｆ科技创新与应用 汽车电子技术发展问题分析 惠黎生 （江苏苏州建设交通高等职业技术学校，江苏苏州２１５１００） 摘要：现阶段，随着我国电子工业技术迅速发展，汽车工业领域也看到了电子技术发展前景与优势，越来越多的现代电子技术 被应用到汽车生产与发展之中，为汽车领域销售业绩带来了极大经济效益。将现代电子技术应用到汽车制造与生产之中不仅能 够完善汽车性能，还能为用户提供舒适且安全驾驶环境，具有极大推广与应用价值。文章就当前汽车电子技术应用与发展展开深 入研究分析，并且在此基础上结合实际情况探讨汽车电子技术未来发展趋势。 关键词：汽车；电子技术；发展现状；问题分析 随着国家城市化进程不断深＾，国民经济水平呈现逐年增长趋势， 这一发展现状也使得人们对日程生活质量需求不断提升，汽车作为代步 工具为千家万户带去便利同时也给自身带来了一笔可观的经济收益。因 装置应用逐渐呈现下坡路趋势。现阶段，大多数制造商与消费者都更加 青睐于电子控制喷油装置系统。该系统相比较于早前机械式样喷油装置 具有更加优质『生能，该系统可以始终汽车发动机始终处于最佳状态，同 此，国家汽车领域相关企业为了最大程度满足消费者需求，进一步提出 时其运行功率始终符合国家环保、节能目标。因此受到现代汽车工业广 了以制造高效、节能、安全且舒适产品为最终目标，为消费者提供最佳服 泛传播与使用。先进的电控喷油装置经过多次实验考察、调整，最终确认 务的行业宗旨。至此，现代电子技术在我国汽车工业领域应用范围得到 了发动机工况与实际操作最相符合的供油规律，技术人员将这些客观规 有效扩展，逐步成长为现代汽车产业不可或缺专业技能。特别近几年随 律重新整理、编排成为最新操作程序存放置微型储存器之中，应用于发 着国家汽车行业与电子技术产业共同进步，汽车性能更加依赖于现代电 动机装置测量空气流量环节。电控装置排气管包括氧气、进气温度以及 子技术，因此电子行业技术创新很大程度为汽车电子技术事业提供了发 机器转速等工作参数，将几种数值应用运算程序进行运算，再与机器工 展空间，使其现代化技术日益走向成熟。现阶段，可以说汽车与电子技能 况运行相关参数进行对比分析，凭借对比结果适当增减供油量，使其达 领域相结合发展成为了推动国家汽车电子技术发展进程最大动力。 到最佳数值，为装置内部发动机日常工作提供最优环境保障，提升综合 １汽车电子技术概念 性能。 随着汽车电子技术应用及汽车工业与电子工业的不断发展，在现代 ２．２电控点火系统（ＥＳＡ） 汽车中，电子技术的应用越来越广泛，现代汽车电子技术是指车体电子 电子点火系统（ＥＳＡ）一般由微型机、系统感应器与接口、实行机构 操作装置与车载电子控制装置相结合总称，而汽车电子控制装置主要包 等几部分组成。这一电控装置能够根据汽车传感机器以及内部发动机各 括汽车发动机系统、车身控制装置与底盘装置。在汽车制造与生产中充 项有效数值进行准确计算，以此来实现与调整汽车发动前的点火环节。 分运用现代电子技术既能有效提升汽车安全性能，还能为消费者带去更 电控点火装置（ＥＳＡ）可以最大限度做到节约燃料能源，具有降低空气污 多休闲娱乐空间。目前，汽车已不再只是作为代步工具存在在人们日常 染度等优势。此外，该 器装置还能完成智能操作、自行控制以及自我诊 生活与工作之中，并且丰富了人们多媒体娱乐活动。现代汽车走向电子 断过程等各项目。通常，电子｜点火系统（ＥＳＡ）在汽车制造与生产领域内部 化这一转变过程，不仅增强了汽车行业电子科技技术使用比重，更重要 被称之为是能够达到最高节能效果装置，真正帮助城市落实环境保护工 的是有效完善了汽车整ｇｔ，ｌ￣能，对未来汽车行业发展前景来说，是一次 作。 强而有力变革。 ２．３电控自动变速器（ＥＣＡＴ） ２汽车电子产业装置 汽车电子变速机器（ＥＣＡＴ）是一种能够有效依照汽车内部发动机承 ２．１电控喷油装置 载量，汽车行驶过程中车速、驾驶员操作参数等数据经过计算机判断，从 在现代汽车工业制造生产领域，机械型燃油与机电联合型燃油喷射 而依赖电控实现汽车变速器换挡的内部装置系统。电控自动变速器（Ｅ一 表２最小偏向角８ 测量结果 折射率的合成不确定度为 分光计读数（左） 分光计读数（右） ＝实验次数 压Ｏｎ ２ ２ Ｏｎ ２ ２ １ １２２＂５７＇３０ ３０２。５７＇３０ １８４。２＇０” ４￣１ ．６ ＋ ２ ｌ２２ｕ５８ ３０ ３０ｚ５ｇ３６’ １８４。０＇０’’ ４￣０＇０ 其中 ；一 “ 一ｔ 彘 １ 荨三＝“ ０．４９ｚ ３ １２３＂２ ３０２￣２‘０’ 。１８，４。０＇３０。 ４。Ｉ’３Ｏ 因此，三棱镜玻璃的折射率ｎ－－１．７４１±０．０００９，误差Ｅ＝丽０．００９× ４ １２３。２ ３０２。２。３０＇’ １８４＂１＇３ ４。ｌｂ １００％＝０．５２％ ５ １２３＂１ ｄ’ ３０２。１＇３０’ 撺４ｏ２＇３０ ４ ３０ ３结束语 通过以上分析，在不影响测量精度的情况下，应用不确定度对 ６ １２３＂１。３０ ３０２ ２０ １８４￣２＇３０ ４０１＇３０ 实验结果进行了分析和讨论。结果发现，不确定度可以准确评价和 反映实验中的误差，可以很好的应用到物理实验教学和科研中。 平均值 １２３ｏｏ。２５” ３０２￣０’４０＂ １８ １＇３０＇ ‘４￣１ ’ 参考文献 【１】刘俊喜．大学物理实验实用教程【Ｍ］．清华大学出版社，２０１４． 【２】张天春，鲁婷婷．大学物理实验教程［Ｍ］．哈尔滨工业大学出版社， ２０】０． ［３］吴芸，童菊芳．大学物理基础实验教ｆｉｇ［Ｍ］．科学出版社，２００９． ＝ √（“ ） ＋ ％） ＋ ）２＋（ 硝） 『４】刘文军．大学物理实验教程［Ｍ］．机械工业出版社，２０１５． ＝ √（５１） ＋（３１） ＋（２５） ＋（２３） 【５】黄建刚．学物理实验教程【Ｍ】．湖南大学出版社，２０１１． ［６］贾翠红，赖恒，雷晋萍棚４量不确定度及其估算［Ｊ］．福建师范大学学 ＝６ 所以三棱镜顶角８ｒａｍ＝６１。０＂４０”＋６８ 报，２００７，２３（１）：９６—９９． 因此，三棱镜的折射率 ［７】倪育才．实用测量不确定度评定［Ｍ］．中国计量出版社，２００７． 【８】陆申龙，曹正东．测量不确定度的一些新概念的分析与讨论叽大 学物理，１９９９，１６（３）：３５—３８． 一ｓ—■ ｉｎ［ 芋 ｓ—Ｌ ｉｎ ５８Ｙ ＋６１。０＇４０．１） ［９］管荷兰．大学物理实验中的不确定度分析叨．大学物理实验，２００７，２０ ａ ．） ）６ｌ 锄 “Ｔ （１）：７５—７７． ［１ ｏ］解忧．新编大学物理实验【Ｍ】．中国矿业大学出版社，２０１５． 一７７—
