Minimumsafbøjning: Symmetrisk gennemgang gennem et prisme

1 · Forudsig

En stråle gennem et prisme opnår sin mindst mulige afbøjningsvinkel ved én særlig indfaldsvinkel — symmetrisk gennemgang, hvor strålen inde i prismet løber parallelt med dets grundflade. Har et prisme med større spidsvinkel en større minimumsafbøjning?

• Ja — en større spidsvinkel bøjer strålen mere samlet set, hvilket giver en større minimumsafbøjning.
• En større spidsvinkel giver en mindre minimumsafbøjning.
• Minimumsafbøjningen afhænger ikke af spidsvinklen.

2 · Opsætning

1. Åbn forudstillingen min-deviation, og tryk på Nulstil. Dette 60°/n=1.5-prisme er indstillet til sin indfaldsvinkel for symmetrisk gennemgang, som minimerer afbøjningen.
2. Slå aflæsningen af afbøjning til.
3. Indstil spidsvinklen for hver måling (indeks n = 1.5 fast), og drej derefter prismet — træk i hældningsskyderen — indtil aflæsningen af afbøjningen holder op med at falde og begynder at stige igen. Registrér den mindste værdi: Det er minimumsafbøjningen for den spidsvinkel.

3 · Saml data

Tegn δ_min (y-aksen) som funktion af spidsvinkel A (x-aksen) for dine tre målinger. Er linjen ret?

4 · Analysér

1. Beregn for én måling δ_min = 2·asin(n·sin(A/2)) − A med n = 1.5. Sammenlign med tabellen.
2. Forklar, hvorfor symmetrisk gennemgang (strålen løber parallelt med prismets grundflade inde i glasset) giver den mindst mulige afbøjning for en given spidsvinkel og indeks — enhver anden indfaldsvinkel giver MERE afbøjning, ikke mindre.

5 · Udvid

1. Minimumsafbøjningsformlen kan vendes om til at MÅLE et glass brydningsindeks ud fra en spidsvinkel og en målt minimumsafbøjning: n = sin((A+δ_min)/2)/sin(A/2). Dette er den klassiske prisme-spektrometer-teknik. Hvorfor kunne det at finde minimumet eksperimentelt (ved langsomt at dreje prismet og se efter, hvor afbøjningen holder op med at falde) være mere pålideligt end at måle ved en vilkårlig indfaldsvinkel?
2. Et prisme med større spidsvinkel slår hvidt lys ud til et bredere spektrum. Forklar ud fra din sammenhæng mellem δ_min og A, hvorfor spektrometerkonstruktører kunne vælge en større spidsvinkel, når de har brug for finere bølgelængdeopløsning.

Fysikken bag dette eksperiment

← Tilbage til eksperimentet

138 gratis printbare fysik-labark