Òptica

Desviació mínima

En el pas simètric la desviació és mínima: la via clàssica per mesurar l'índex d'un vidre.

Desviació mínima — simulació interactiva de Òptica. En el pas simètric la desviació és mínima: la via clàssica per mesurar l'índex d'un vidre. Laboratori virtual de física gratuït al navegador, amb mesures SI en directe i tutorial guiat.

Desviació mínima

En el pas simètric la desviació és mínima: la via clàssica per mesurar l'índex d'un vidre.

Quan el camí del raig pel prisma és simètric, la desviació és mínima i la geometria es simplifica per mesurar l'índex de refracció. Els espectròmetres sovint s'ajusten a aquest angle per determinar amb precisió n(λ).

• Pas simètric
• Mesura l'índex n

Resum de la investigació

Planifica la pregunta abans d'obrir el laboratori

El resum reflecteix la pàgina prerenderitzada: la pregunta conductora, les prediccions rivals, els rols de les variables, les lleis que governen, la configuració, l'anàlisi i les preguntes d'extensió es mantenen visibles i en aquest ordre.

Pregunta conductora

Un raig per un prisma assoleix el seu angle de desviació més petit possible en un angle d'incidència especial — el pas simètric, on el raig dins del prisma viatja paral·lel a la base. Té un prisma de vèrtex més ample una desviació mínima més gran?

Prediccions a valorar

• Sí: un angle de vèrtex més gran desvia el raig més en global, donant una desviació mínima més gran.
• Un angle de vèrtex més gran dóna una desviació mínima més petita.
• La desviació mínima no depèn de l'angle de vèrtex.

Rols de les variables

El que tu defines:

• Angle de vèrtex A (°)

El que tu mesures:

• Desviació mínima δ_min (°)

Com funciona la investigació

1. Obre el predefinit «Desviació mínima» i prem Restableix. Aquest prisma de 60°/n=1.5 és posat a l'angle d'incidència de pas simètric, que minimitza la desviació.
2. Activa la lectura de desviació.
3. Defineix l'angle de vèrtex per a cada prova (índex n = 1.5 fix), i després gira el prisma — arrossega el control lliscant d'inclinació — fins que la lectura de desviació deixi de baixar i torni a pujar. Enregistra aquell valor més petit: és la desviació mínima per a aquell vèrtex.

Equació governant

Fórmula de la desviació mínima — n = sin((A+δmin)/2) / sin(A/2)

A l'angle d'incidència que dóna pas simètric (raial paral·lel a la base dins del prisma), la desviació assoleix el mínim: δ_min = 2·asin(n·sin(A/2)) − A. Aquest angle especial s'usa experimentalment per mesurar amb precisió l'índex de refracció d'un prisma.

El que el full imprimible demana treballar a l'alumne

• Per a una prova, calcula δ_min = 2·asin(n·sin(A/2)) − A amb n = 1.5. Compara-ho amb la taula.
• Explica per què el pas simètric (el raig viatjant paral·lel a la base del prisma dins del vidre) dóna la desviació més petita possible per a un angle de vèrtex i índex donats: qualsevol altre angle d'incidència produeix MÉS desviació, no menys.

On apareix això més enllà del laboratori

• La fórmula de desviació mínima es pot invertir per MESURAR l'índex de refracció d'un vidre a partir d'un angle de vèrtex i una desviació mínima mesurada: n = sin((A+δ_min)/2)/sin(A/2). És la tècnica clàssica del espectròmetre de prisma. Per què trobar el mínim experimentalment (girant a poc a poc el prisma i mirant on la desviació deixa de baixar) pot ser més fiable que mesurar en un angle d'incidència arbitrari?
• Un prisma d'angle de vèrtex més gran obre la llum blanca en un espectre més ample. Explica, amb la teva relació δ_min-contra-A, per què els dissenyadors d'espectròmetres podrien triar un angle de vèrtex més gran quan necessiten resolució de longituds d'ona més fina.

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

1. Benvingut a Desviació mínima
2. Selecciona el prisma
3. Prem Reprodueix
4. Pas simètric
5. Obre el panell de Propietats
6. Ho has aconseguit!

Obre la simulació interactiva per construir l'escena, prem Reprodueix i explora amb mesures en directe i un tutorial guiat.

Obre el laboratori interactiu →

Descarrega el full de treball →

Llei de Snell de la refracció