اپتیک
منشور نازک (رأس کوچک)
منشور نازک (رأس کوچک) نور را فقط اندکی منحرف میکند — حد منشور نازک δ ≈ (n−1)·A.
منشور نازک (رأس کوچک) — شبیهسازی تعاملی اپتیک. منشور نازک (رأس کوچک) نور را فقط اندکی منحرف میکند — حد منشور نازک δ ≈ (n−1)·A. آزمایشگاه مجازی فیزیکِ رایگانِ مرورگری با اندازهگیریهای زندهٔ SI و آموزش هدایتشده.
منشور نازک
منشور نازک (رأس کوچک) نور را فقط اندکی منحرف میکند — حد منشور نازک δ ≈ (n−1)·A.
برای زاویهٔ رأس بسیار کوچک A، انحراف به δ ≈ (n − 1)A میگراید — تقریب منشور نازک که در نسخههای گوهٔ عینک و تنظیمات ظریف به کار میرود. انحراف بزرگ منشور ضخیمتر یا ضریب بالاتر میخواهد.
- δ ≈ (n−1)A
- زاویهٔ رأس کوچک
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
منشوری با زاویهٔ رأس کوچک («منشور نازک») نور را فقط ملایم منحرف میکند. آیا انحراف در دامنهای از زاویههای تابش تقریباً ثابت میماند، برخلاف منحنی کمینهانحراف چشمگیرترِ منشور پهنرأس؟
پیشبینیهایی که باید سنجیده شوند
- انحراف همچنان با زاویهٔ تابش چشمگیر تغییر میکند، مثل منشور پهنرأس.
- بله — برای منشور نازک، انحراف تقریباً δ ≈ (n−1)A است و در دامنهٔ معمول زاویههای تابش نزدیک عمود تقریباً ثابت میماند.
- منشور نازک عملاً انحراف صفر میدهد.
نقش متغیرها
آنچه شما تنظیم میکنید:
- زاویهٔ تابش θ₁ (°)
آنچه اندازه میگیرید:
- انحراف کل δ (°)
پژوهش چگونه اجرا میشود
- پیشتنظیمی small-apex-prism را باز کنید و Reset را بفشارید. این منشور نازک دارای زاویهٔ رأس A = 30° و ضریب n = 1.5 است.
- قرائت انحراف کل را فعال کنید.
- زاویهٔ تابش را برای هر آزمایش تنظیم کنید و انحراف کل را ثبت کنید.
معادلهٔ حاکم
تقریب منشور نازک — δ = θ₁ + θ₄ − A
برای منشوری با زاویهٔ رأس کوچک A، فرمول دقیق انحراف به δ ≈ (n−1)A ساده میشود، تقریباً مستقل از زاویهٔ تابش — حد زاویهٔ کوچک محاسبهٔ کامل منشورِ قانون اسنل.
برگهٔ کار چاپی از دانشآموزان چه میخواهد به دست آورند
- برای یک آزمایش، θ₂ = asin(sin θ₁/n)، سپس θ₃ = A − θ₂، سپس θ₄ = asin(n·sin θ₃)، سپس δ = θ₁ + θ₄ − A را با A = 30° و n = 1.5 حساب کنید. با جدول مقایسه کنید. همچنین تقریب منشور نازک یعنی δ ≈ (n−1)A = 15° را حساب کنید و ببینید مقدارهای دقیق شما چقدر به آن نزدیکاند.
- توضیح دهید چرا زاویهٔ رأس کوچکتر، انحراف کل را به زاویهٔ تابش دقیق کمتر حساس میکند — تقریب منشور نازک δ ≈ (n−1)A وابستگی زاویهای را کامل حذف میکند و برای A کوچک معتبر است.
کجا غیر از آزمایشگاه خودش را نشان میدهد
- منشورهای نازک («گُوههای نوری») در بعضی عینکهای اصلاحی و فاصلهیابها دقیقاً به این دلیل به کار میروند که انحراف تقریباً ثابتشان پیشبینی و طراحیشان را آسان میکند. توضیح دهید چرا انحراف شدیداً وابسته به زاویهٔ منشور پهنرأس انتخاب بدی برای گوهٔ اصلاحی ساده بود.
- دامنهٔ انحرافتان را اینجا با نوسانهای بسیار پهنتر آزمایش منشور نور سفید مقایسه کنید. توضیح دهید چرا زاویهٔ رأس بزرگتر وابستگی زاویهای انحراف را تقویت و رأس کوچک تقریباً حذفش میکند.
- AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
- General High School Physics — Light & optics
- NGSS High School Physics — Wave properties
- به منشور کوچکرأس خوش آمدید
- انتخاب منشور
- Play را بفشارید
- زاویهٔ انحراف کوچک
- 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.