Optika

Õhuke (väikese tipunurgaga) prism

Õhuke prism (väike tipunurk) hälbib valgust vaid veidi — õhukese prisma piirjuht δ ≈ (n−1)·A.

Õhuke (väikese tipunurgaga) prism — interaktiivne Optika simulatsioon. Õhuke prism (väike tipunurk) hälbib valgust vaid veidi — õhukese prisma piirjuht δ ≈ (n−1)·A. Tasuta veebilehitseja virtuaalne füüsikalabor elavate SI mõõtmiste ja juhendatud õpetusega.

Õhuke prisma

Õhuke prism (väike tipp) hälbib valgust vaid veidi — õhukese prisma piir δ ≈ (n−1)·A.

Väga väikese tipunurga A korral läheneb hälvus δ ≈ (n − 1)A — õhukese prisma lähend, mida kasutatakse prismabrillide retseptides ja peenhäälestustes. Suured hälvused nõuavad paksemaid prismasid või kõrgemat murdeenäitajat.

• δ ≈ (n−1)A
• Väike tipunurk

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

Väikese tippnurgaga prisma („õhuke prisma“) hälvetab valgust ainult leebelt. Kas hälve püsib umbes konstantsena üle langenurkade vahemiku, erinevalt laiadatipp prisma dramaatilisemast minimaalse hälbe kõverast?

Kaalutavad ennustused

• Hälve muutub langenurgaga ikka dramaatiliselt, nagu laiadatipp prismal.
• Jah — õhukese prisma korral on hälve ligikaudu δ ≈ (n−1)A, püsides peaaegu konstantsena tüüpilises langenurkade vahemikus normaali lähedal.
• Õhuke prisma annab sisuliselt null hälvet.

Muutujate rollid

Mida sina sead:

• Langenurk θ₁ (°)

Mida sa mõõdad:

• Koguhälve δ (°)

Kuidas uurimustöö käib

1. Ava õhukese prisma eelseadistus ja vajuta Lähtesta. Sellel õhuksel prismal on tippnurk A = 30°, näitaja n = 1,5.
2. Lülita sisse koguhälbe näit.
3. Sea iga katse jaoks langenurk ja kirjuta üles koguhälve.

Juhtiv võrrand

Õhukese prisma lähend — δ = θ₁ + θ₄ − A

Väikese tippnurgaga A prisma korral lihtsustub täpne hälbe valem kujule δ ≈ (n−1)A, peaaegu sõltumatu langenurgast — täieliku Snelli prisma arvutuse väikenurga piirjuht.

Mida prinditav tööleht õpilastelt välja küsib

• Arvuta ühes katses θ₂ = asin(sin θ₁/n), θ₃ = A − θ₂, θ₄ = asin(n·sin θ₃), seejärel δ = θ₁ + θ₄ − A, kasutades A = 30°, n = 1.5. Võrdle tabeliga. Arvuta ka õhukese prisma lähend δ ≈ (n−1)A = 15° ja vaata, kui lähedal sinu täpsed väärtused maanduvad.
• Selgita, miks väiksem tippnurk muudab koguhälbe vähem tundlikuks täpse langenurga suhtes — õhukese prisma lähend δ ≈ (n−1)A jätab nurgasõltuvuse täielikult välja, kehtides siis, kui A on väike.

Kus see laborist kaugemale ilmneb

• Õhukesi prismasid („optilised kiilud“) kasutatakse teatud korrigeerivates prillides ja kaugusmõõtjates täpselt seepärast, et nende peaaegu konstantne hälve teeb nad etteaimatavaks ja disainimiskergaks. Selgita, miks laiadatipp prisma teravalt nurgast sõltuv hälve oleks halb valik lihtsale korrigeerivale kiilule.
• Võrdle oma hälbe vahemikku siin valgusprisma eksperimendi palju laiemate kõigumistega. Selgita, miks suurem tippnurk võimendab hälbe nurgasõltuvust, samas kui väike tippnurk peaaegu kõrvaldab selle.

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

1. Tere tulemais väiketipulise prisma juurde
2. Vali prism
3. Vajuta Esita
4. Väike hälbunurk
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