光学
最小偏向
対称配置で通過するとき偏角は最小になる—ガラスの屈折率を測定する古典的な方法である。
最小偏向 — インタラクティブな光学シミュレーション。対称配置で通過するとき偏角は最小になる—ガラスの屈折率を測定する古典的な方法である。 ブラウザで使える無料の仮想物理実験室。SI 単位のライブ測定とガイド付きチュートリアルを備えています。
最小偏向
対称通過では偏向が最小 — ガラスの屈折率を測る古典的方法です。
プリズムを通る光線の経路が対称のとき、偏角は最小になり、屈折率を測定するための幾何学が単純になります。分光器はしばしばこの角度に調整してn(λ)を正確に決定します。
- 対称通過
- 屈折率 n を測定
捜査概要
ラボを開く前に質問を計画する
このブリーフは事前レンダリングされたページを反映しています。探究の問い、競合する予測、変数の役割、支配する法則、設定、分析と発展の問いを、この順序で表示します。
運転に関する質問
プリズムを通る光線は、内部で底辺と平行に進む対称通過の特別な入射角で最小偏角になります。頂角の大きいプリズムは最小偏角も大きいでしょうか？
検討する予測
- はい。大きい頂角ほど光線を全体に強く曲げ、最小偏角も大きくなります。
- 大きい頂角ほど最小偏角は小さくなります。
- 最小偏角は頂角に依存しません。
可変的な役割
設定するもの：
- 頂角 A (°)
測定するもの：
- 最小偏角 δ_min (°)
実験の進め方
- min-deviation プリセットを開いて Reset を押します。60°/n=1.5 のプリズムは対称通過角に設定されています。
- 偏角読み出しを有効にします。
- 各試行で頂角を設定し（n = 1.5固定）、続いてプリズムを回転させます—入射角のスライダーをドラッグし、偏角読み出しが下がりきって再び上がり始めるまで動かします。その最小値を記録します。それがその頂角における最小偏角です。
支配方程式
最小偏角の公式 — n = sin((A+δmin)/2) / sin(A/2)
対称通過（内部光線が底辺と平行）では偏角が最小になり、δ_min = 2·asin(n·sin(A/2)) − A です。この角度からプリズム屈折率を精密測定できます。
印刷用ワークシートで生徒が求めるもの
- n = 1.5 を用いて δ_min = 2·asin(n·sin(A/2)) − A を計算し表と比較します。
- 同じ頂角・屈折率では対称通過が最小偏角を与え、他の入射角はより大きな偏角になる理由を説明します。
実験以外での活用
- 式を逆に使い、頂角と測定最小偏角から n = sin((A+δ_min)/2)/sin(A/2) で屈折率を測れます。プリズムをゆっくり回して偏角が減少しなくなる点を探す方が任意角測定より信頼できる理由を説明します。
- 大きい頂角のプリズムは白色光を広いスペクトルに広げます。δ_min 対 A の関係から、分光器が波長分解能のため大きい頂角を選ぶ理由を説明します。
- AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
- General High School Physics — Light & optics
- NGSS High School Physics — Wave properties
- 最小偏向へようこそ
- プリズムを選択
- 再生
- 対称通過
- インスペクターを開く
- 完了です！
インタラクティブなシミュレーションを開いてシーンを構築し、再生ボタンを押し、リアルタイム測定とガイド付きチュートリアルで探索しましょう。