Ottica

Deviazione minima

Al passaggio simmetrico la deviazione è minima — il modo classico di misurare l'indice di un vetro.

Deviazione minima — simulazione interattiva (Ottica). Al passaggio simmetrico la deviazione è minima — il modo classico di misurare l'indice di un vetro. Laboratorio virtuale di fisica gratuito nel browser con misure SI dal vivo e tutorial guidato.

Deviazione minima

Al passaggio simmetrico la deviazione è minima — il modo classico di misurare l'indice di un vetro.

Quando il percorso nel prisma è simmetrico, la deviazione è minima e la geometria si semplifica per misurare l'indice. Gli spettrometri si regolano spesso su quest'angolo per una determinazione accurata di n(λ).

• Passaggio simmetrico
• Misura l'indice n

Sintesi dell'indagine

Pianifica la domanda prima di aprire il laboratorio

La sintesi riprende la pagina pre-renderizzata: domanda guida, previsioni concorrenti, ruoli delle variabili, leggi dominanti, procedura, analisi ed estensioni restano visibili e in quest'ordine.

Domanda guida

Un raggio raggiunge la deviazione minima a un angolo speciale — il passaggio simmetrico, con il raggio interno parallelo alla base. Un prisma a vertice più largo ha deviazione minima maggiore?

Previsioni da valutare

• Sì: vertice maggiore piega di più, deviazione minima maggiore.
• Vertice maggiore dà minima minore.
• Non dipende dal vertice.

Ruoli delle variabili

Cosa imposti tu:

• Angolo al vertice A (°)

Cosa misuri:

• Deviazione minima δ_min (°)

Come si svolge l'indagine

1. Apri il preset min-deviation e premi Reset. Questo prisma 60°/n=1.5 è impostato al suo angolo di incidenza a passaggio simmetrico, che minimizza la deviazione.
2. Attiva la lettura della deviazione.
3. Imposta l'angolo al vertice per ogni prova (indice n = 1.5 fisso), poi ruota il prisma — trascina il cursore di inclinazione — finché la lettura della deviazione smette di calare e riprende a salire. Registra quel valore più piccolo: è la deviazione minima per quel vertice.

Equazione che governa

Formula della deviazione minima — n = sin((A+δmin)/2) / sin(A/2)

All'angolo di incidenza che dà passaggio simmetrico (raggio parallelo alla base dentro il prisma), la deviazione raggiunge il suo minimo: δ_min = 2·asin(n·sin(A/2)) − A. Questo angolo speciale è usato sperimentalmente per misurare con precisione l'indice di rifrazione di un prisma.

Cosa il foglio stampabile chiede di ricavare agli studenti

• Per una prova, calcola δ_min = 2·asin(n·sin(A/2)) − A usando n = 1.5. Confronta con la tabella.
• Spiega perché il passaggio simmetrico dà la minima deviazione possibile per vertice e indice fissati: ogni altro angolo produce PIÙ deviazione.

Dove si ritrova fuori dal laboratorio

• La formula della deviazione minima può essere invertita per MISURARE l'indice di rifrazione di un vetro da un angolo al vertice e una deviazione minima misurata: n = sin((A+δ_min)/2)/sin(A/2). È la classica tecnica del spettrometro a prisma. Perché trovare il minimo sperimentalmente (ruotando lentamente il prisma e osservando dove la deviazione smette di calare) può essere più affidabile che misurare a un angolo di incidenza arbitrario?
• Un vertice maggiore spande di più lo spettro. Con la relazione δ_min-A, spiega perché si sceglie un vertice grande quando serve risoluzione fine in λ.

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

1. Benvenuto alla deviazione minima
2. Seleziona il prisma
3. Premi Play
4. Passaggio simmetrico
5. Apri il pannello Proprietà
6. Ce l'hai fatta!

Apri la simulazione interattiva per costruire la scena, premere Play ed esplorare con misure dal vivo e un tutorial guidato.

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La legge di Snell