Deviasi Minimum: Lintasan Simetris Melalui Prisma
1 · Memprediksi
Sinar yang menembus prisma mencapai sudut deviasi sekecil mungkin pada satu sudut datang khusus — lintasan simetris, yaitu sinar di dalam prisma merambat sejajar dengan alasnya. Apakah prisma yang puncaknya lebih lebar mempunyai simpangan minimum yang lebih besar?
- Ya - sudut puncak yang lebih besar membengkokkan sinar secara keseluruhan, sehingga menghasilkan deviasi minimum yang lebih besar.
- Sudut puncak yang lebih besar memberikan deviasi minimum yang lebih kecil.
- Deviasi minimum tidak bergantung pada sudut puncak.
2 · Pengaturan
- Buka preset min-deviation dan tekan Reset. Prisma 60 °/n=1.5 ini diatur ke sudut datang lintasan simetris, yang meminimalkan penyimpangan.
- Aktifkan pembacaan deviasi.
- Tetapkan sudut puncak untuk setiap percobaan (indeks n = 1.5 tetap), lalu putar prisma — seret penggeser sudut datang — hingga pembacaan deviasi berhenti menurun dan mulai naik kembali. Catat nilai minimum tersebut: itulah deviasi minimum untuk sudut puncak tersebut.
3 · Kumpulkan Data
| Sudut puncak A (°) | Deviasi minimum δ_min (°) |
|---|---|
| 40.00 | |
| 50.00 | |
| 60.00 |
Plot δ_min (sumbu y) terhadap sudut puncak A (sumbu x) untuk tiga percobaan Anda. Apakah garisnya lurus?
4 · Analisis
- Untuk satu percobaan, hitung δ_min = 2·asin(n·sin(A/2)) − A menggunakan n = 1.5. Bandingkan dengan tabel.
- Jelaskan mengapa lintasan simetris (sinar yang merambat sejajar dengan alas prisma di dalam kaca) menghasilkan deviasi sekecil mungkin untuk sudut puncak dan indeks tertentu — sudut datang lainnya menghasilkan deviasi LEBIH BANYAK, bukan lebih sedikit.
5 · Perluas
- Rumus deviasi minimum dapat dibalik menjadi MENGUKUR indeks bias kaca dari sudut puncak dan deviasi minimum yang diukur: n = sin((A+δ_min)/2)/sin(A/2). Ini adalah teknik spektrometer prisma klasik. Mengapa menemukan nilai minimum secara eksperimental (dengan memutar prisma secara perlahan dan mengamati di mana deviasi berhenti berkurang) lebih dapat diandalkan daripada mengukur pada sudut datang yang berubah-ubah?
- Prisma sudut puncak yang lebih besar menyebarkan cahaya putih ke spektrum yang lebih luas. Jelaskan, dengan menggunakan hubungan δ_min-vs-A Anda, mengapa perancang spektrometer mungkin memilih sudut puncak yang lebih besar ketika mereka membutuhkan resolusi panjang gelombang yang lebih baik.
Fisika di Balik Eksperimen Ini
Rumus Deviasi Minimum
Pada sudut datang yang memberikan lintasan simetris (sinar sejajar alas di dalam prisma), deviasi mencapai minimum: δ_min = 2·asin(n·sin(A/2)) − A. Sudut khusus ini digunakan secara eksperimental untuk mengukur indeks bias prisma dengan tepat.