Оптика

Минимално отклонение

При симетрично преминаване отклонението е най-малко — класическият начин да измериш показателя на стъклото.

Минимално отклонение — интерактивна симулация Оптика. При симетрично преминаване отклонението е най-малко — класическият начин да измериш показателя на стъклото. Безплатна виртуална физическа лаборатория в браузъра с живи SI измервания и упътване.

Минимално отклонение

При симетрично преминаване отклонението е най-малко — класическият начин да измериш показателя на стъклото.

Когато пътят на лъча през призмата е симетричен, отклонението е минимално и геометрията се опростява за измерване на показателя на пречупване. Спектрометрите често се настройват на този ъгъл за точно определяне на n(λ).

• Симетрично преминаване
• Измери показателя n

Резюме на изследването

Планирай въпроса, преди да отвориш лабораторията

Краткото описание повтаря пререндерираната страница: водещият въпрос, съперничещите предсказвания, ролите на променливите, управляващите закони, постановката, анализът и разширяващите подсказки остават видими и в този ред.

Водещ въпрос

Лъч през призма достига най-малкия си възможен ъгъл на отклонение на един специален ъгъл на падане — симетричното преминаване, при което лъчът вътре в призмата пътува успоредно на основата ѝ. По-широкоапексна призма има ли по-голямо минимално отклонение?

Предсказвания за преценка

• Да — по-голям апексен ъгъл изкривява лъча повече общо, давайки по-голямо минимално отклонение.
• По-голям апексен ъгъл дава по-малко минимално отклонение.
• Минималното отклонение не зависи от апексния ъгъл.

Роли на променливите

Какво задаваш ти:

• Апексен ъгъл A (°)

Какво измерваш:

• Минимално отклонение δ_min (°)

Как протича изследването

1. Отвори настройката минимално отклонение и натисни Нулирай. Тази призма 60°/n=1.5 е зададена на ъгъла си на падане за симетрично преминаване, който минимизира отклонението.
2. Включи показанието за отклонение.
3. Задай апексния ъгъл за всеки опит (показател n = 1.5 фиксиран), после завърти призмата — завлачи плъзгача на наклон — докато показанието за отклонение спре да пада и започне пак да расте. Запиши тази най-малка стойност: тя е минималното отклонение за този апекс.

Управляващо уравнение

Формула за минимално отклонение — n = sin((A+δmin)/2) / sin(A/2)

На ъгъла на падане, даващ симетрично преминаване (лъч успореден на основата вътре в призмата), отклонението достига минимума си: δ_min = 2·asin(n·sin(A/2)) − A. Този специален ъгъл се ползва експериментално за точно измерване на показателя на пречупване на призма.

Какво иска да изчислят учениците печатният работен лист

• За един опит изчисли δ_min = 2·asin(n·sin(A/2)) − A с n = 1.5. Сравни с таблицата.
• Обясни защо симетричното преминаване (лъчът, пътуващ успоредно на основата на призмата вътре в стъклото) дава най-малкото възможно отклонение за даден апесен ъгъл и показател — всеки друг ъгъл на падане произвежда ПОВЕЧЕ отклонение, не по-малко.

Къде това се появява извън лабораторията

• Формулата за минимално отклонение може да се обърне, за да ИЗМЕРИ показателя на пречупване на стъкло от апесен ъгъл и измерено минимално отклонение: n = sin((A+δ_min)/2)/sin(A/2). Това е класическата техника на призмения спектрометър. Защо намирането на минимума експериментално (чрез бавно завъртане на призмата и гледане къде отклонението спира да намалява) би било по-надеждно от измерване на произволен ъгъл на падане?
• Призма с по-голям апесен ъгъл разпръсква бялата светлина в по-широк спектър. Обясни, с връзката си δ_min-спрямо-A, защото проектировчиците на спектрометри биха избрали по-голям апесен ъгъл, когато им трябва по-фина разделителна способност по дължина на вълната.

• AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
• General High School Physics — Light & optics
• NGSS High School Physics — Wave properties

1. Добре дошъл при минималното отклонение
2. Избери призмата
3. Натисни Пусни
4. Симетрично преминаване
5. Отвори панела Свойства
6. Справи се!

Отвори интерактивната симулация, за да изградиш сцената, натисни Пусни и разгледай с живи измервания и насочено упътване.

Отвори интерактивната лаборатория →

Изтегли работния лист →

Закон на Снел за пречупването