Тънка призма: приближението на малките ъгли

1 · Предскажи

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?

• 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.

2 · Постановка

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.

3 · Събери данни

Чертай отклонението δ (ос y) спрямо ъгъла на падане θ₁ (ос x) за трите си опита. Много по-плоска ли е кривата от тази на експеримента призма с бяла светлина?

4 · Анализирай

1. 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.
2. 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.

5 · Надгради

1. 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.
2. 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.

Физиката зад този експеримент

← Назад към експеримента

138 безплатни работни листа по физика за печат