Minimipoikkeama: symmetrinen kulku prisman läpi

1 · Ennusta

Prisman läpi kulkeva säde saavuttaa pienimmän mahdollisen poikkeamakulmansa yhdessä erityisessä tulokulmassa – symmetrinen kulku, jossa säde prisman sisällä kulkee pohjaaansa rinnakkain. Onko leveämmän kärjen prismalla suurempi minimipoikkeama?

• Kyllä – suurempi kärkikulma taittaa säteen enemmän kokonaisuutena, antaen suuremman minimipoikkeaman.
• Suurempi kärkikulma antaa pienemmän minimipoikkeaman.
• Minimipoikkeama ei riipu kärkikulmasta.

2 · Kokoa

1. Avaa minimipoikkeama-esiasetus ja paina Nollaa. Tämä 60°/n=1.5 prisma on asetettu sen symmetriseen kulkutulokulmaan, joka minimoi poikkeaman.
2. Ota käyttöön poikkeaman lukema.
3. Aseta kärkikulma jokaiselle suoritukselle (indeksi n = 1.5 kiinteä), kierrä sitten prismaa – raahaa kallistusliukusäädintä – kunnes poikkeaman lukema lakkaa laskemasta ja alkaa nousta uudelleen. Kirjaa se pienin arvo: se on kyseisen kärjen minimipoikkeama.

3 · Kerää data

Kuvaa δ_min (y-akseli) kärkikulmaa A vasten (x-akseli) kolmelle suorituksellesi. Onko viiva suora?

4 · Analysoi

1. Yhdelle suoritukselle laske δ_min = 2·asin(n·sin(A/2)) − A arvolla n = 1.5. Vertaa taulukkoon.
2. Selitä, miksi symmetrinen kulku (säde, joka kulkee prisman pohjaa rinnakkain lasin sisällä) antaa pienimmän mahdollisen poikkeaman annetulle kärkikulmalle ja indeksille – mikä tahansa muu tulokulma tuottaa ENEMMÄN poikkeamaa, ei vähemmän.

5 · Laajenna

1. Minimipoikkeamakaavan voi kääntää MITTAAMAAN lasin taittokertoimen kärkikulmasta ja mitatusta minimipoikkeamasta: n = sin((A+δ_min)/2)/sin(A/2). Tämä on klassinen prismaspektrometri-tekniikka. Miksi minimin löytäminen kokeellisesti (prismaa hitaasti kierrättämällä ja tarkkailemalla, missä poikkeama lakkaa laskemasta) voisi olla luotettavampaa kuin mittaaminen mielivaltaisella tulokulmalla?
2. Suuremman kärkikulman prisma levittää valkoisen valon leveämpään spektriin. Selitä δ_min-vs-A-suhteesi avulla, miksi spektrometrien suunnittelijat voivat valita suuremman kärkikulman, kun he tarvitsevat hienompaa aallonpituuserotusta.

Tämän kokeen fysiikka

← Takaisin kokeeseen

138 ilmaista tulostettavaa fysiikan työarkkia