Optika

Tanka prizma (mali vršni kut)

Tanka prizma (mali vršni kut) otklanja svjetlost samo malo — granica tanke prizme δ ≈ (n−1)·A.

Tanka prizma (mali vršni kut) — interaktivna simulacija: Optika. Tanka prizma (mali vršni kut) otklanja svjetlost samo malo — granica tanke prizme δ ≈ (n−1)·A. Besplatan virtualni laboratorij fizike u pregledniku sa SI mjerenjima u stvarnom vremenu i vođenim tutorijalom.

Tanka prizma

Tanka prizma (mali vršni kut) otklanja svjetlost samo malo — granica tanke prizme δ ≈ (n−1)·A.

Za vrlo malen vršni kut A, otklon teži δ ≈ (n − 1)A — aproksimacija tanke prizme koja se koristi u receptima klinastih naočala i finim podešavanjima. Veliki otkloni zahtijevaju deblje prizme ili viši indeks.

• δ ≈ (n−1)A
• Malen vršni kut

Sažetak istraživanja

Isplaniraj pitanje prije nego otvoriš laboratorij

Sažetak odražava unaprijed prikazanu stranicu: središnje pitanje, suprotstavljena predviđanja, uloge varijabli, odgovarajući zakoni, postava, analiza i poticaji za proširenje ostaju vidljivi i u ovom redoslijedu.

Središnje pitanje

Prizma s malim vršnim kutom („tanka prizma“) blago otklanja svjetlost. Ostaje li otklon približno stalan kroz raspon kutova upadanja, za razliku od dramatičnije krivulje minimalnog otklona prizme širokog vrha?

Predviđanja za odvagnuti

• Otklon se i dalje dramatično mijenja s kutom upadanja, kao kod prizme širokog vrha.
• Da — za tanku prizmu, otklon je približno δ ≈ (n−1)A, ostajući gotovo stalan kroz tipičan raspon kutova upadanja blizu normale.
• Tanka prizma proizvodi u biti nula otklona.

Uloge varijabli

Što postavljaš:

• Kut upadanja θ₁ (°)

Što mjeriš:

• Ukupni otklon δ (°)

Kako istraživanje teče

1. Otvori postav small-apex-prism i pritisni Resetiraj. Ova tanka prizma ima vršni kut A = 30°, indeks n = 1.5.
2. Omogući očitanje ukupnog otklona.
3. Postavi kut upadanja za svaki pokušaj i zabilježi ukupni otklon.

Odgovarajuća jednadžba

Aproksimacija tanke prizme — δ = θ₁ + θ₄ − A

Za prizmu s malim vršnim kutom A, točna formula otklona pojednostavljuje se na δ ≈ (n−1)A, gotovo neovisno o kutu upadanja — granica malog kuta punog proračuna prizme po Snellovom zakonu.

Što ispisivi radni list traži od učenika da izrade

• Za jedan pokušaj izračunaj θ₂ = asin(sin θ₁/n), θ₃ = A − θ₂, θ₄ = asin(n·sin θ₃), zatim δ = θ₁ + θ₄ − A, koristeći A = 30°, n = 1.5. Usporedi s tablicom. Također izračunaj aproksimaciju tanke prizme δ ≈ (n−1)A = 15° i vidi koliko blizu tvoje točne vrijednosti slijeću.
• Objasni zašto manji vršni kut čini ukupni otklon manje osjetljivim na točan kut upadanja — aproksimacija tanke prizme δ ≈ (n−1)A potpuno odbacuje ovisnost o kutu, valjana kad je A mali.

Gdje se ovo pojavljuje izvan laboratorija

• Tanke prizme („optički klinovi“) koriste se u nekim korektivnim naočalama i daljinomjerima upravo zato što njihov gotovo stalan otklon čini ih predvidljivima i lakima za dizajn. Objasni zašto bi oštro kutno-ovisan otklon prizme širokog vrha bio loš izbor za jednostavan korektivni klin.
• Usporedi svoj raspon otklona ovdje s mnogo širim zamahima pokusa white-light-prism. Objasni zašto veći vršni kut pojačava kutnu ovisnost otklona, dok je mali vršni kut gotovo eliminira.

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

1. Dobro došli u prizmu s malim vršnim kutom
2. Odaberi prizmu
3. Pritisni Pokreni
4. Malen kut otklona
5. Otvori ploču Svojstva
6. Uspjelo ti je!

Otvori interaktivnu simulaciju za izgradnju scene, pritisni Pokreni i istražuj s mjerenjima u stvarnom vremenu i vođenim tutorijalom.

Otvori interaktivni laboratorij →

Preuzmi radni list →

Snellov zakon loma