Ελάχιστη απόκλιση: Συμμετρική διέλευση μέσω πρίσματος

1 · Πρόβλεψε

Ακτίνα μέσω πρίσματος επιτυγχάνει τη μικρότερη δυνατή γωνία απόκλισής της σε μία ειδική γωνία πρόσπτωσης — συμμετρική διέλευση, όπου η ακτίνα μέσα στο πρίσμα ταξιδεύει παράλληλα με τη βάση του. Έχει πρίσμα ευρύτερης κορυφής μεγαλύτερη ελάχιστη απόκλιση;

• Ναι — μεγαλύτερη γωνία κορυφής κάμπτει την ακτίνα περισσότερο συνολικά, δίνοντας μεγαλύτερη ελάχιστη απόκλιση.
• Μεγαλύτερη γωνία κορυφής δίνει μικρότερη ελάχιστη απόκλιση.
• Η ελάχιστη απόκλιση δεν εξαρτάται από τη γωνία κορυφής.

2 · Διάταξη

1. Άνοιξε την προεπιλογή min-deviation και πάτησε Επαναφορά. Αυτό το πρίσμα 60°/n=1.5 ρυθμίζεται στη γωνία πρόσπτωσης συμμετρικής διέλευσης, που ελαχιστοποιεί την απόκλιση.
2. Ενεργοποίησε την ένδειξη απόκλισης.
3. Ρύθμισε τη γωνία κορυφής για κάθε δοκιμή (δείκτης n = 1.5 σταθερός), και μετά περιστρέψε το πρίσμα — σύρε τον ρυθμιστή κλίσης — μέχρι η ένδειξη απόκλισης να πάψει να πέφτει και να αρχίσει να ανεβαίνει ξανά. Κατέγραψε εκείνη τη μικρότερη τιμή: είναι η ελάχιστη απόκλιση για εκείνη την κορυφή.

3 · Συλλογή Δεδομένων

Χαράξε το δ_min (άξονας y) έναντι της γωνίας κορυφής A (άξονας x) για τις τρεις δοκιμές σου. Είναι η γραμμή ευθεία;

4 · Ανάλυση

1. Για μία δοκιμή, υπολόγισε δ_min = 2·asin(n·sin(A/2)) − A χρησιμοποιώντας n = 1.5. Σύγκρινε με τον πίνακα.
2. Εξήγησε γιατί η συμμετρική διέλευση (η ακτίνα ταξιδεύει παράλληλα με τη βάση πρίσματος μέσα στο γυαλί) δίνει τη μικρότερη δυνατή απόκλιση για δεδομένη γωνία κορυφής και δείκτη — οποιαδήποτε άλλη γωνία πρόσπτωσης παράγει ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΗ απόκλιση, όχι λιγότερη.

5 · Επέκταση

1. Ο τύπος ελάχιστης απόκλισης μπορεί να αντιστραφεί για να ΜΕΤΡΗΣΕΙ τον δείκτη διάθλασης γυαλιού από γωνία κορυφής και μετρημένη ελάχιστη απόκλιση: n = sin((A+δ_min)/2)/sin(A/2). Αυτή είναι η κλασική τεχνική πρίσματος-φασματομέτρου. Γιατί η εύρεση του ελάχιστου πειραματικά (με αργή περιστροφή πρίσματος και παρακολούθηση του πού παύει να μειώνεται η απόκλιση) μπορεί να είναι πιο αξιόπιστη από τη μέτρηση σε αυθαίρετη γωνία πρόσπτωσης;
2. Πρίσμα μεγαλύτερης γωνίας κορυφής απλώνει το λευκό φως σε ευρύτερο φάσμα. Εξήγησε, χρησιμοποιώντας τη σχέση δ_min-vs-A σου, γιατί οι σχεδιαστές φασματομέτρων μπορεί να διαλέξουν μεγαλύτερη γωνία κορυφής όταν χρειάζονται λεπτότερη ανάλυση μήκους κύματος.

Η Φυσική Πίσω από Αυτό το Πείραμα

← Πίσω στο πείραμα

138 δωρεάν εκτυπώσιμα φύλλα εργασίας φυσικής