Optik

Tyndt prisme (lille apexvinkel)

Et tyndt prisme (lille apexvinkel) afbøjer lyset kun lidt — grænsen for tynde prismer δ ≈ (n−1)·A.

Tyndt prisme (lille apexvinkel) — interaktiv Optik-simulation. Et tyndt prisme (lille apexvinkel) afbøjer lyset kun lidt — grænsen for tynde prismer δ ≈ (n−1)·A. Gratis virtuelt fysiklaboratorium i browseren med live SI-målinger og en guidet gennemgang.

Tyndt prisme

Et tyndt prisme (lille apexvinkel) afbøjer lyset kun lidt — grænsen for tynde prismer δ ≈ (n−1)·A.

For en meget lille apexvinkel A nærmer afbøjningen sig δ ≈ (n − 1)A — tyndprisme-tilnærmelsen, der bruges i brilleprismerecepter og finjusteringer. Store afbøjninger kræver tykkere prismer eller et højere indeks.

• δ ≈ (n−1)A
• Lille apexvinkel

Undersøgelsesoplæg

Planlæg spørgsmålet, før du åbner laboratoriet

Resuméet spejler den forhåndsrenderede side: drivende spørgsmål, konkurrerende forudsigelser, variablernes roller, styrende love, opsætning, analyse- og udvidelsesspørgsmål forbliver synlige og i denne rækkefølge.

Drivende spørgsmål

Et prisme med en lille spidsvinkel (et 'tyndt prisme') afbøjer lyset kun let. Forbliver afbøjningen nogenlunde konstant over et interval af indfaldsvinkler, i modsætning til et bredt prismes mere dramatiske minimumsafbøjningskurve?

Forudsigelser at afveje

• Afbøjningen varierer stadig dramatisk med indfaldsvinklen, ligesom for et prisme med bred spidsvinkel.
• Ja — for et tyndt prisme er afbøjningen tilnærmelsesvis δ ≈ (n−1)A og forbliver næsten konstant over et typisk interval af indfaldsvinkler tæt på normalen.
• Et tyndt prisme giver i det væsentlige nul afbøjning.

Variablers roller

Det, du indstiller:

• Indfaldsvinkel θ₁ (°)

Det, du måler:

• Samlet afvigelse δ (°)

Sådan forløber undersøgelsen

1. Åbn forudstillingen small-apex-prism, og tryk på Nulstil. Dette tynde prisme har spidsvinklen A = 30°, indeks n = 1.5.
2. Slå aflæsningen af samlet afbøjning til.
3. Indstil indfaldsvinklen for hver måling, og registrér den samlede afbøjning.

Styrende ligning

Tyndprisme-tilnærmelse — δ = θ₁ + θ₄ − A

For et prisme med en lille spidsvinkel A forenkles den eksakte afbøjningsformel til δ ≈ (n−1)A, næsten uafhængig af indfaldsvinklen — småvinkelgrænsen af den fulde Snells-lov-prismeberegning.

Det, det printbare arbejdsark beder eleverne regne ud

• Beregn for én måling θ₂ = asin(sin θ₁/n), θ₃ = A − θ₂, θ₄ = asin(n·sin θ₃) og derefter δ = θ₁ + θ₄ − A, med A = 30°, n = 1.5. Sammenlign med tabellen. Beregn også tilnærmelsen for tyndt prisme δ ≈ (n−1)A = 15°, og se hvor tæt dine eksakte værdier lander.
• Forklar, hvorfor en mindre spidsvinkel gør den samlede afbøjning mindre følsom over for den præcise indfaldsvinkel — tilnærmelsen for tyndt prisme δ ≈ (n−1)A udelader vinkelafhængigheden helt og gælder, når A er lille.

Hvor det viser sig uden for laboratoriet

• Tynde prismer ('optiske kiler') bruges i visse korrektionsbriller og afstandsmålere netop fordi deres næsten konstante afbøjning gør dem forudsigelige og lette at designe med. Forklar, hvorfor et bredt prismes skarpt vinkelafhængige afbøjning ville være et dårligt valg til en enkel korrektionskile.
• Sammenlign dit afbøjningsinterval her med de meget bredere svingninger i white-light-prism-eksperimentet. Forklar, hvorfor en større spidsvinkel forstærker afbøjningens vinkelafhængighed, mens en lille spidsvinkel næsten eliminerer den.

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

1. Velkommen til Tyndt prisme
2. Vælg prismet
3. Tryk på Afspil
4. Lille afbøjningsvinkel
5. Åbn egenskabspanelet
6. Du klarede det!

Åbn den interaktive simulation for at bygge scenen, tryk på Afspil og udforsk med live-målinger og en guidet gennemgang.

Åbn interaktivt laboratorium →

Download labark →

Snells lov for brydning