Optika

Minimaalne hälve

Sümmeetrilisel läbimisel on hälvus väikseim — klassikaline viis klaasi murdeenäitaja mõõtmiseks.

Minimaalne hälve — interaktiivne Optika simulatsioon. Sümmeetrilisel läbimisel on hälvus väikseim — klassikaline viis klaasi murdeenäitaja mõõtmiseks. Tasuta veebilehitseja virtuaalne füüsikalabor elavate SI mõõtmiste ja juhendatud õpetusega.

Minimaalne hälve

Sümmeetrilisel läbimisel on hälvus väikseim — klassikaline viis klaasi murdeenäitaja mõõtmiseks.

Kui kiiritee prismast on sümmeetriline, on hälvus minimeeritud ja geomeetria lihtsustub murdeenäitaja mõõtmiseks. Spektromeetrid seadivad sageli sellele nurgale täpse n(λ) määramise jaoks.

• Sümmeetriline läbimine
• Mõõda murdeenäitaja n

Uurimise kokkuvõte

Planeeri küsimus enne labori avamist

Kokkuvõte peegeldab eelrenderdatud lehte: juhtküsimus, konkureerivad ennustused, muutujate rollid, juhtivad seadused, seadistus, analüüs ja laiendusärgitused jäävad nähtavale ja selles järjekorras.

Juhtküsimus

Kiir prismast saavutab oma väikseima võimaliku hälbenurga ühel erilisel langenurgal — sümmeetriline läbimine, kus kiir prisma sees liigub tema alaga rööples. Kas laiematipp prismal on suurem minimaalne hälve?

Kaalutavad ennustused

• Jah — suurem tippnurk paindutab kiirt kokku rohkem, andes suurema minimaalse hälbe.
• Suurem tippnurk annab väiksema minimaalse hälbe.
• Minimaalne hälve ei sõltu tippnurgast.

Muutujate rollid

Mida sina sead:

• Tippnurk A (°)

Mida sa mõõdad:

• Minimaalne hälve δ_min (°)

Kuidas uurimustöö käib

1. Ava minimaalse hälbe eelseadistus ja vajuta Lähtesta. See 60°/n=1.5 prisma on seatud oma sümmeetrise läbimise langenurgale, mis minimeerib hälvet.
2. Lülita sisse hälbe näit.
3. Sea iga katse jaoks tippnurk (näitaja n = 1,5 fikseeritud), seejärel pööra prismat — lohista kaldenurga liugurit — kuni hälbe näit lakkab langemast ja hakkab uuesti tõusma. Kirjuta see väikseim väärtus üles: see on selle tipu minimaalne hälve.

Juhtiv võrrand

Minimaalse hälbe valem — n = sin((A+δmin)/2) / sin(A/2)

Langenurgal, mis annab sümmeetrise läbimise (kiir prisma sees alaga rööplas), jõuab hälve miinimumini: δ_min = 2·asin(n·sin(A/2)) − A. Seda erinurka kasutatakse eksperimentaalselt prisma murdumisnäitaja täpseks mõõtmiseks.

Mida prinditav tööleht õpilastelt välja küsib

• Arvuta ühes katses δ_min = 2·asin(n·sin(A/2)) − A, kasutades n = 1.5. Võrdle tabeliga.
• Selgita, miks sümmeetriline läbimine (kiir liigub klaasis prisma alaga rööples) annab väikseima võimaliku hälbe antud tippnurga ja näitaja jaoks — mis tahes muu langenurk annab ROHKEM hälvet, mitte vähem.

Kus see laborist kaugemale ilmneb

• Minimaalse hälbe valemi saab pöörata, et MÕÕTA klaasi murdumisnäitaja tippnurgast ja mõõdetud minimaalsest hälbest: n = sin((A+δ_min)/2)/sin(A/2). See on klassikaline prismaspektromeetri tehnika. Miks võiks miinimumi eksperimentaalne leidmine (prismat aeglaselt pöörates ja vaadates, kus hälve lakkab kahanemast) olla usaldusväärsem kui mõõtmine suvalisel langenurgal?
• Suurema tippnurgaga prisma levitab valge valguse laiemasse spektrisse. Selgita oma δ_min-versus-A seost kasutades, miks spektromeetri disainerid võivad valida suurema tippnurga, kui nad vajavad peenemat lainepikkuse eraldust.

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

1. Tere tulemais minimaalse hälvuse juurde
2. Vali prism
3. Vajuta Esita
4. Sümmeetriline läbimine
5. Ava Omaduste paneel
6. Said hakkama!

Ava interaktiivne simulatsioon, et stseen ehitada, Esita vajutada ja uurida elavate mõõtmiste ning juhendatud õpetusega.

Ava interaktiivne labor →

Laadi tööleht alla →

Snelli murdumisseadus