Óptica

Desviación mínima

En paso simétrico la desviación es mínima — la forma clásica de medir el índice de un vidrio.

Desviación mínima — simulación interactiva de Óptica. En paso simétrico la desviación es mínima — la forma clásica de medir el índice de un vidrio. Laboratorio virtual de física gratuito en el navegador con mediciones SI en vivo y un tutorial guiado.

Desviación mínima

En paso simétrico la desviación es mínima: la forma clásica de medir el índice de un vidrio.

Cuando la trayectoria del rayo a través del prisma es simétrica, la desviación se minimiza y la geometría se simplifica para medir el índice de refracción. Los espectrómetros a menudo se ajustan a este ángulo para determinar n(λ) con precisión.

• Paso simétrico
• Medir el índice n

Informe de investigación

Planifique la pregunta antes de abrir el laboratorio.

El resumen refleja la página prerenderizada: la pregunta guía, las predicciones contrapuestas, los roles de las variables, las leyes que rigen, la preparación y las indicaciones de análisis y extensión permanecen visibles y en este orden.

Pregunta de conducción

Un rayo que atraviesa un prisma alcanza su ángulo de desviación más pequeño posible en un ángulo de incidencia especial: el paso simétrico, donde el rayo dentro del prisma viaja paralelo a su base. ¿Un prisma de ápice más ancho tiene una desviación mínima mayor?

Predicciones para pesar

• Sí, un ángulo de vértice más grande curva más el rayo en general, lo que produce una desviación mínima mayor.
• Un ángulo de vértice mayor da una desviación mínima menor.
• La desviación mínima no depende del ángulo del ápice.

Roles variables

Lo que configuraste:

• Ángulo del ápice A (°)

Lo que mides:

• Desviación mínima δ_min (°)

Cómo se desarrolla la investigación

1. Abra el valor preestablecido de desviación mínima y presione Restablecer. Este prisma 60°/n=1.5 está configurado en su ángulo de incidencia de paso simétrico, lo que minimiza la desviación.
2. Habilite la lectura de desviación.
3. Establezca el ángulo del vértice para cada prueba (índice n = 1.5 fijo), luego gire el prisma —arrastre el cursor del ángulo de incidencia— hasta que la lectura de desviación deje de disminuir y empiece a aumentar de nuevo. Registre ese valor mínimo: es la desviación mínima para ese vértice.

Ecuación rectora

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

En el ángulo de incidencia que da paso simétrico (rayo paralelo a la base dentro del prisma), la desviación alcanza su mínimo: δ_min = 2·asin(n·sin(A/2)) − A. Este ángulo especial se utiliza experimentalmente para medir con precisión el índice de refracción de un prisma.

Lo que la hoja de trabajo imprimible les pide a los estudiantes que resuelvan

• Para una prueba, calcule δ_min = 2·asin(n·sin(A/2)) − A usando n = 1.5. Compare con la tabla.
• Explique por qué el paso simétrico (el rayo que viaja paralelo a la base del prisma dentro del vidrio) produce la desviación más pequeña posible para un ángulo e índice de vértice determinados; cualquier otro ángulo de incidencia produce MÁS desviación, no menos.

¿Dónde aparece esto más allá del laboratorio?

• La fórmula de desviación mínima se puede invertir para MEDIR el índice de refracción de un vidrio desde un ángulo de vértice y una desviación mínima medida: n = sin((A+δ_min)/2)/sin(A/2). Esta es la técnica clásica del prisma-espectrómetro. ¿Por qué encontrar el mínimo experimentalmente (girando lentamente el prisma y observando dónde deja de disminuir la desviación) podría ser más confiable que medir en un ángulo de incidencia arbitrario?
• Un prisma con ángulo de ápice más grande difunde la luz blanca en un espectro más amplio. Explique, utilizando su relación δ_min-vs-A, por qué los diseñadores de espectrómetros podrían elegir un ángulo de ápice más grande cuando necesitan una resolución de longitud de onda más fina.

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

1. Bienvenido a la desviación mínima
2. Selecciona el prisma
3. Pulsa Reproducir
4. Paso simétrico
5. Abre el Inspector
6. ¡Lo lograste!

Abre la simulación interactiva para construir la escena, presiona Play y explora con mediciones en tiempo real y un tutorial guiado.

Abrir laboratorio interactivo →

Descargar ficha de laboratorio →

Ley de Snell de la refracción