Оптика

Тънка призма (малък апекс)

Тънка призма (малък апекс) отклонява светлината само леко — границата на тънката призма δ ≈ (n−1)·A.

Тънка призма (малък апекс) — интерактивна симулация Оптика. Тънка призма (малък апекс) отклонява светлината само леко — границата на тънката призма δ ≈ (n−1)·A. Безплатна виртуална физическа лаборатория в браузъра с живи SI измервания и упътване.

Тънка призма

Тънка призма (малък апекс) отклонява светлината само леко — границата на тънката призма δ ≈ (n−1)·A.

За много малък апексен ъгъл A отклонението приближава δ ≈ (n − 1)A — приближението на тънката призма, ползвано в предписанията на клиновидни очила и фини настройки. Големи отклонения изискват по-дебели призми или по-висок показател.

• δ ≈ (n−1)A
• Малък апексен ъгъл

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

Призма с малък апесен ъгъл („тънка призма“) отклонява светлината само леко. Стои ли отклонението приблизително постоянно в обхват ъгли на падане, за разлика от по-драматичната крива минимално отклонение на широкоапексна призма?

Предсказвания за преценка

• Отклонението пак варира драматично с ъгъла на падане, точно като широкоапексна призма.
• Да — за тънка призма отклонението е приблизително δ ≈ (n−1)A, оставайки почти постоянно в типичен обхват ъгли на падане близо до нормалата.
• Тънка призма произвежда по същество нула отклонение.

Роли на променливите

Какво задаваш ти:

• Ъгъл на падане θ₁ (°)

Какво измерваш:

• Пълно отклонение δ (°)

Как протича изследването

1. Отвори настройката тънка призма и натисни Нулирай. Тази тънка призма има апесен ъгъл A = 30°, показател n = 1.5.
2. Включи показанието за пълно отклонение.
3. Задай ъгъла на падане за всеки опит и запиши пълното отклонение.

Управляващо уравнение

Приближение на тънката призма — δ = θ₁ + θ₄ − A

За призма с малък апесен ъгъл A точната формула за отклонение се опростява до δ ≈ (n−1)A, почти независима от ъгъла на падане — границата на малките ъгли на пълното изчисление на призма по закона на Снел.

Какво иска да изчислят учениците печатният работен лист

• За един опит изчисли θ₂ = asin(sin θ₁/n), θ₃ = A − θ₂, θ₄ = asin(n·sin θ₃), после δ = θ₁ + θ₄ − A, с A = 30°, n = 1.5. Сравни с таблицата. Изчисли също приближението на тънката призма δ ≈ (n−1)A = 15° и виж колко близо кацат точните ти стойности.
• Обясни защо по-малкият апесен ъгъл прави пълното отклонение по-малко чувствително към точния ъгъл на падане — приближението на тънката призма δ ≈ (n−1)A изпада ъгловата зависимост изцяло, валидно когато A е малък.

Къде това се появява извън лабораторията

• Тънките призми („оптически клинове“) се ползват в някои коригиращи очила и далекомери точно защото тяхното почти-постоянно отклонение ги прави предвидими и лесни за проектиране. Обясни защо рязко ъглово-зависимото отклонение на широкоапексна призма би било лош избор за прост корективен клин.
• Сравни обхвата си на отклонение тук с много по-широките люлеения на експеримента призма с бяла светлина. Обясни защо по-голям апесен ъгъл усилва ъгловата зависимост на отклонението, докато малък апесен ъгъл почти я елиминира.

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

1. Добре дошъл при тънката призма
2. Избери призмата
3. Натисни Пусни
4. Малък ъгъл на отклонение
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