Minimaalne hälve: sümmeetrine läbimine prismast

1 · Ennusta

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?

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

2 · Seadista

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.

3 · Kogu andmeid

Joonista δ_min (y-telg) tippnurga A (x-telg) suhtes oma kolme katse jaoks. Kas joon on sirge?

4 · Analüüsi

1. Arvuta ühes katses δ_min = 2·asin(n·sin(A/2)) − A, kasutades n = 1.5. Võrdle tabeliga.
2. 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.

5 · Laienda

1. 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?
2. 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.

Selle eksperimendi füüsika

← Tagasi eksperimendi juurde

138 tasuta prinditavat füüsika töölehte