اپتیک
کمینهٔ انحراف
در گذر متقارن انحراف کمینه است — راه کلاسیک سنجش ضریب شیشه.
کمینهٔ انحراف — شبیهسازی تعاملی اپتیک. در گذر متقارن انحراف کمینه است — راه کلاسیک سنجش ضریب شیشه. آزمایشگاه مجازی فیزیکِ رایگانِ مرورگری با اندازهگیریهای زندهٔ SI و آموزش هدایتشده.
کمینهٔ انحراف
در گذر متقارن انحراف کمینه است — راه کلاسیک سنجش ضریب شیشه.
وقتی مسیر پرتو درون منشور متقارن است، انحراف کمینه میشود و هندسه برای سنجش ضریب شکست ساده میگردد. طیفسنجها اغلب به همین زاویه تنظیم میشوند تا n(λ) دقیق به دست آید.
- گذر متقارن
- ضریب شکست n را بسنجید
خلاصهٔ پژوهش
پرسش را پیش از بازکردن آزمایشگاه برنامهریزی کنید
این خلاصه همان صفحهٔ از پیش رندرشده است: پرسش محوری، پیشبینیهای رقیب، نقش متغیرها، قوانین حاکم، برپاسازی، تحلیل و پرسشهای گسترش — به همین ترتیب و همیشه در دید میمانند.
پرسش محوری
پرتوئی درون منشور در یک زاویهٔ تابش خاص — گذر متقارن، که در آن پرتو موازی قاعده میرود — کوچکترین انحراف ممکن را مییابد. آیا منشور پهنرأس کمینهانحراف بزرگتری دارد؟
پیشبینیهایی که باید سنجیده شوند
- بله — رأس بزرگتر پرتو را در کل بیشتر میشکند و کمینهانحراف بزرگتری میدهد.
- رأس بزرگتر کمینهانحراف کوچکتری میدهد.
- کمینهانحراف به زاویهٔ رأس بستگی ندارد.
نقش متغیرها
آنچه شما تنظیم میکنید:
- زاویهٔ رأس A (°)
آنچه اندازه میگیرید:
- کمترین انحراف δ_min (°)
پژوهش چگونه اجرا میشود
- پیشتنظیمی min-deviation را باز کنید و Reset را بفشارید. این منشور 60°/n=1.5 روی زاویهٔ تابش گذار متقارن تنظیم شده که انحراف را کمینه میکند.
- قرائت انحراف را فعال کنید.
- زاویهٔ رأس را برای هر آزمایش تنظیم کنید (ضریب n = 1.5 ثابت)، سپس منشور را بچرخانید — لغزندهٔ کجکردن را بکشید — تا جایی که قرائت انحراف از افت بازایستد و دوباره بالا برود. آن کوچکترین مقدار را ثبت کنید: همان کمترین انحراف برای آن رأس است.
معادلهٔ حاکم
فرمول کمترین انحراف — n = sin((A+δmin)/2) / sin(A/2)
در زاویهٔ تابشی که گذار متقارن میدهد (پرو موازی قاعده درون منشور)، انحراف به کمینه میرسد: δ_min = 2·asin(n·sin(A/2)) − A. این زاویهٔ ویژه بهصورت تجربی برای اندازهگیری دقیق ضریب شکست منشور به کار میرود.
برگهٔ کار چاپی از دانشآموزان چه میخواهد به دست آورند
- برای یک آزمایش، δ_min = 2·asin(n·sin(A/2)) − A را با n = 1.5 حساب کنید. با جدول مقایسه کنید.
- توضیح دهید چرا گذر متقارن (پرتو درون شیشه موازی قاعدهٔ منشور) کوچکترین انحراف ممکن برای رأس و ضریب معین را میدهد — هر زاویهٔ تابش دیگری انحراف «بیشتری» میدهد، نه کمتر.
کجا غیر از آزمایشگاه خودش را نشان میدهد
- فرمول کمترین انحراف را میتوان وارونه کرد تا ضریب شکست شیشه از روی زاویهٔ رأس و کمترین انحراف اندازهگیریشده سنجیده شود: n = sin((A+δ_min)/2)/sin(A/2). این همان تکنیک کلاسیک طیفسنج منشوری است. چرا یافتن کمینه بهصورت تجربی (با چرخاندن آرام منشور و مراقب بودن برای جایی که انحراف از کاهش بازمیایستد) ممکن است از اندازهگیری در زاویهٔ تابش دلخواه قابلاعتمادتر باشد؟
- منشور رأسبزرگتر نور سفید را به طیف پهنتری میگسترد. با رابطهٔ δ_min در برابر A توضیح دهید چرا طراحان طیفسنج وقتی تفکیک طول موجی ظریفتری میخواهند، رأس بزرگتری برمیگزینند.
- AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
- General High School Physics — Light & optics
- NGSS High School Physics — Wave properties
- به کمینهانحراف خوش آمدید
- انتخاب منشور
- Play را بفشارید
- گذر متقارن
- پنل ویژگیها را باز کنید
- انجامش دادید!
شبیهسازی تعاملی را باز کنید تا صحنه را بسازید، Play را بفشارید و با اندازهگیریهای زنده و آموزش هدایتشده کاوش کنید.