光学
薄（小頂角）プリズム
薄いプリズム（小頂角）は光をわずかに偏向させるだけです—薄プリズム近似 δ ≈ (n−1)·A。
薄（小頂角）プリズム — インタラクティブな光学シミュレーション。薄いプリズム（小頂角）は光をわずかに偏向させるだけです—薄プリズム近似 δ ≈ (n−1)·A。 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。
薄プリズム
薄プリズム（小さな頂角）は光をわずかにだけ偏折 — 薄プリズム極限 δ ≈ (n−1)·A。
頂角Aが非常に小さい場合、偏角はδ≈(n−1)Aに近づきます — これは眼鏡のくさびプリズム処方や微調整に使われる薄プリズム近似です。大きな偏角にはより厚いプリズムか、より高い屈折率が必要です。
- δ ≈ (n−1)A
- 小さな頂角
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
頂角の小さい薄いプリズムは光をわずかに偏らせます。広い頂角のプリズムの劇的な最小偏角曲線と違い、入射角範囲で偏角はほぼ一定でしょうか？
検討する予測
- 広いプリズムと同様、偏角は入射角で大きく変わります。
- はい。薄いプリズムでは δ ≈ (n−1)A で、法線付近の典型範囲ではほぼ一定です。
- 薄いプリズムはほぼ偏角を生みません。
可変的な役割
設定するもの：
- 入射角 θ₁ (°)
測定するもの：
- 全偏角 δ (°)
実験の進め方
- small-apex-prism プリセットを開いて Reset を押します。頂角 A = 30°、屈折率 n = 1.5 の薄いプリズムです。
- 全偏角読み出しを有効にします。
- 各試行で入射角を設定し、全偏角を記録します。
支配方程式
薄いプリズム近似 — δ = θ₁ + θ₄ − A
頂角 A が小さいプリズムでは厳密式が δ ≈ (n−1)A に簡略化され、入射角にほぼ依存しません。完全なスネル則計算の小角極限です。
印刷用ワークシートで生徒が求めるもの
- A = 30°、n = 1.5 で θ₂ = asin(sin θ₁/n)、θ₃ = A − θ₂、θ₄ = asin(n·sin θ₃)、δ = θ₁ + θ₄ − A を計算します。近似 δ ≈ (n−1)A = 15° とも比較します。
- 頂角が小さいと正確な入射角への感度が下がり、δ ≈ (n−1)A が角度依存をほぼ消す理由を説明します。
実験以外での活用
- 薄いプリズム（光学ウェッジ）は偏角がほぼ一定で予測・設計しやすいため矯正眼鏡や測距器に使われます。広い頂角の角度依存が単純な補正ウェッジに不向きな理由を説明します。
- ここでの偏角範囲を white-light-prism と比較し、大きい頂角が角度依存を増幅し小さい頂角がほぼ消す理由を説明します。
- AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
- General High School Physics — Light & optics
- NGSS High School Physics — Wave properties
- 小頂角プリズムへようこそ
- プリズムを選択
- 再生
- 小さな偏向角
- 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。