Λεπτό πρίσμα: Η προσέγγιση μικρής γωνίας

1 · Πρόβλεψε

Πρίσμα με μικρή γωνία κορυφής (ένα «λεπτό πρίσμα») εκτρέπει το φως μόνο ήπια. Μένει η απόκλιση περίπου σταθερή σε εύρος γωνιών πρόσπτωσης, σε αντίθεση με την πιο δραματική καμπύλη ελάχιστης απόκλισης ευρυκορυφίου πρίσματος;

• Η απόκλιση εξακολουθεί να μεταβάλλεται δραματικά με τη γωνία πρόσπτωσης, όπως ευρυκόρυφο πρίσμα.
• Ναι — για λεπτό πρίσμα, η απόκλιση είναι περίπου δ ≈ (n−1)A, μένοντας σχεδόν σταθερή σε τυπικό εύρος γωνιών πρόσπτωσης κοντά στην κάθετο.
• Λεπτό πρίσμα παράγει ουσιαστικά μηδενική απόκλιση.

2 · Διάταξη

1. Άνοιξε την προεπιλογή small-apex-prism και πάτησε Επαναφορά. Αυτό το λεπτό πρίσμα έχει γωνία κορυφής A = 30°, δείκτη n = 1.5.
2. Ενεργοποίησε την ένδειξη συνολικής απόκλισης.
3. Ρύθμισε τη γωνία πρόσπτωσης για κάθε δοκιμή και κατέγραψε τη συνολική απόκλιση.

3 · Συλλογή Δεδομένων

Χαράξε την απόκλιση δ (άξονας y) έναντι της γωνίας πρόσπτωσης θ₁ (άξονας x) για τις τρεις δοκιμές σου. Είναι η καμπύλη πολύ πιο επίπεδη από του πειράματος white-light-prism;

4 · Ανάλυση

1. Για μία δοκιμή, υπολόγισε θ₂ = asin(sin θ₁/n), θ₃ = A − θ₂, θ₄ = asin(n·sin θ₃), μετά δ = θ₁ + θ₄ − A, χρησιμοποιώντας A = 30°, n = 1.5. Σύγκρινε με τον πίνακα. Επίσης υπολόγισε την προσέγγιση λεπτού πρίσματος δ ≈ (n−1)A = 15° και δες πόσο κοντά προσγειώνονται οι ακριβείς τιμές σου.
2. Εξήγησε γιατί μικρότερη γωνία κορυφής κάνει τη συνολική απόκλιση λιγότερο ευαίσθητη στην ακριβή γωνία πρόσπτωσης — η προσέγγιση λεπτού πρίσματος δ ≈ (n−1)A παραλείπει εντελώς την εξάρτηση γωνίας, έγκυρη όταν το A είναι μικρό.

5 · Επέκταση

1. Λεπτά πρίσματα («οπτικοί σφήνες») χρησιμοποιούνται σε ορισμένα διορθωτικά γυαλιά και αποστασιόμετρα ακριβώς επειδή η σχεδόν-σταθερή απόκλισή τους τα καθιστά προβλέψιμα και εύκολα στο σχεδιασμό. Εξήγησε γιατί η απότομα εξαρτώμενη-από-γωνία απόκλιση ευρυκορυφίου πρίσματος θα ήταν κακή επιλογή για απλή διορθωτική σφήνα.
2. Σύγκρινε το εύρος απόκλισης εδώ με τις πολύ ευρύτερες μεταβολές του πειράματος white-light-prism. Εξήγησε γιατί μεγαλύτερη γωνία κορυφής ενισχύει την εξάρτηση γωνίας της απόκλισης, ενώ μικρή γωνία κορυφής την εξαλείφει σχεδόν.

Η Φυσική Πίσω από Αυτό το Πείραμα

← Πίσω στο πείραμα

138 δωρεάν εκτυπώσιμα φύλλα εργασίας φυσικής