البصريات
منشور رفيع (زاوية رأس صغيرة)
المنشور الرفيع يحرف الضوء قليلًا فقط — حد المنشور الرفيع δ ≈ (n−1)·A.
منشور رفيع (زاوية رأس صغيرة) — محاكاة البصريات تفاعلية. المنشور الرفيع يحرف الضوء قليلًا فقط — حد المنشور الرفيع δ ≈ (n−1)·A. مختبر فيزياء افتراضي مجاني يعمل في المتصفح مع قياسات حية بوحدات النظام الدولي وشرح موجّه.
المنشور الرفيع
منشور رفيع (زاوية رأس صغيرة) يحرف الضوء قليلًا فقط — حد المنشور الرفيع δ ≈ (n−1)·A.
لزاوية رأس صغيرة جدًا A، يقترب الانحراف من δ ≈ (n − 1)A — تقريب المنشور الرفيع المستخدم في وصفات أسافين النظارات والضبط الدقيق. الانحرافات الكبيرة تلزم منشورات أسمك أو معاملًا أعلى.
- δ ≈ (n−1)A
- زاوية رأس صغيرة
موجز التحقيق
خطط للسؤال قبل فتح المختبر
تعكس المقدمة الصفحة المُصيّرة مسبقًا: سؤال القيادة، والتوقعات المتنافسة، وأدوار المتغيرات، والقوانين الحاكمة، والتجهيز، والتحليل، وأسئلة التوسع تبقى مرئية وبهذا الترتيب.
السؤال القائد
منشور بزاوية رأس صغيرة («منشور رفيع») يحرف الضوء بلطفًا فقط. هل يبقى الانحراف ثابتًا تقريبًا عبر مدى زوايا الورود، بخلاف منحنى الانحراف الأدنى الأكثر دراماتيكية لمنشور واسع الرأس؟
توقعات للموازنة
- ما يزال الانحراف يتغير بشكل كبير مع زاوية الورود، كمنشور واسع الرأس.
- نعم — لمنشور رفيع، الانحراف تقريبًا δ ≈ (n−1)A، ثابت تقريبًا عبر مدى زوايا ورود معتاد قرب العمودي.
- ينتج المنشور الرفيع انحرافًا صفريًا عمليًا.
أدوار المتغيرات
ما تضبطه:
- زاوية الورود θ₁ (°)
ما تقيسه:
- الانحراف الكلي δ (°)
كيف يجري التحقيق
- افتح مسبق المنشور صغير الرأس واضغط إعادة الضبط. هذا المنشور الرقيق زاوية رأسه A = 30° ومعامله n = 1.5.
- فعّل قراءة الانحراف الكلي.
- اضبط زاوية الورود لكل تجربة وسجل الانحراف الكلي.
المعادلة الحاكمة
تقريب المنشور الرفيع — δ = θ₁ + θ₄ − A
لمنشور بزاوية رأس صغيرة A، تتبسط صيغة الانحراف الدقيقة إلى δ ≈ (n−1)A، شبه مستقلة عن زاوية الورود — حد الزوايا الصغيرة لحساب المنشور الكامل بقانون سنل.
ما يطلب من الطلاب استخراجه في ورقة العمل القابلة للطباعة
- لمحاولة واحدة، احسب θ₂ = asin(sin θ₁/n)، ثم θ₃ = A − θ₂، ثم θ₄ = asin(n·sin θ₃)، ثم δ = θ₁ + θ₄ − A، باستخدام A = 30° و n = 1.5. قارن بالجدول. واحسب أيضًا تقريب المنشور الرقيق δ ≈ (n−1)A = 15° ولاحظ مدى قرب قيمك الدقيقة منه.
- اشرح لماذا تجعل زاوية الرأس الأصغر الانحرافَ الكلي أقل حساسية لزاوية الورود الدقيقة — تقريب المنشور الرفيع δ ≈ (n−1)A يُسقط اعتماد الزاوية كليًا، وصحيح حين تكون A صغيرة.
أين يظهر هذا خارج المختبر
- تُستخدم المنشورات الرقيقة («الأسافين البصرية») في بعض النظارات التصحيحية وأجهزة قياس المدى تحديدًا لأن انحرافها شبه الثابت يجعلها متوقعة وسهلة التصميم. اشرح لماذا سيكون انحراف منشور واسع الرأس شديد الاعتماد على الزاوية خيارًا سيئًا لإسفين تصحيحي بسيط.
- قارن مدى الانحراف هنا بتأرجحات تجربة المنشور الأوسع بكثير. اشرح لماذا تضخم زاوية الرأس الأكبر اعتمادَ الانحراف على الزاوية، بينما تكاد زاوية الرأس الصغيرة تلغيه.
- AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
- General High School Physics — Light & optics
- NGSS High School Physics — Wave properties
- أهلًا بك في منشور الرأس الصغير
- حدد المنشور
- اضغط تشغيل
- زاوية انحراف صغيرة
- افتح لوحة الخصائص
- أحسنت!
افتح المحاكاة التفاعلية لبناء المشهد، واضغط تشغيل، واستكشف بقياسات حية وشرح موجّه.