Минимално отклонение: симетрично преминаване през призма

1 · Предскажи

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?

• 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.

2 · Постановка

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.

3 · Събери данни

Чертай δ_min (ос y) спрямо апексния ъгъл A (ос x) за трите си опита. Права ли е линията?

4 · Анализирай

1. За един опит изчисли δ_min = 2·asin(n·sin(A/2)) − A с n = 1.5. Сравни с таблицата.
2. 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.

5 · Надгради

1. 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?
2. 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.

Физиката зад този експеримент

← Назад към експеримента

138 безплатни работни листа по физика за печат