광학
최소 편향각
대칭 경로에서 편향각이 최소가 됩니다 — 유리의 굴절률을 측정하는 고전적인 방법입니다.
최소 편향각 — 인터랙티브 광학 시뮬레이션. 대칭 경로에서 편향각이 최소가 됩니다 — 유리의 굴절률을 측정하는 고전적인 방법입니다. 실시간 SI 측정값과 안내형 튜토리얼을 제공하는 무료 브라우저 기반 가상 물리 실험실입니다.
최소 편차
대칭 통과에서 편차가 최소입니다 — 유리 굴절률을 재는 고전적 방법입니다.
프리즘을 통과하는 광선의 경로가 대칭일 때 편향은 최소가 되고, 굴절률을 측정하기 위한 기하학이 단순해집니다. 분광기는 종종 n(λ)를 정확히 결정하기 위해 이 각도에 맞춰 조정됩니다.
- 대칭 통과
- 굴절률 n 측정
조사 개요
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이 브리프는 사전 렌더링된 페이지를 반영합니다. 탐구 질문, 서로 다른 예측, 변수의 역할, 지배 법칙, 설정, 분석 및 확장 질문을 이 순서로 계속 표시합니다.
운전 질문
프리즘을 통과하는 광선은 한 특별한 입사각 — 프리즘 내부에서 광선이 밑변과 평행하게 진행하는 대칭 통과 — 에서 가능한 가장 작은 편향각을 이룹니다. 꼭지각이 더 넓은 프리즘은 최소 편향각이 더 큽니까?
검토할 예측
- 예. 정점 각도가 클수록 광선이 전체적으로 더 많이 구부러져 최소 편차가 더 커집니다.
- 정점 각도가 클수록 최소 편차가 작아집니다.
- 최소 편차는 정점 각도에 따라 달라지지 않습니다.
다양한 역할
설정하는 것:
- 정점 각도 A (°)
측정하는 것:
- 최소 편차 δ_min (°)
실험 진행 방법
- “최소 편향(min-deviation)” 프리셋을 열고 초기화를 누르세요. 이 60°/n=1.5 프리즘은 편향을 최소화하는 대칭 통과 입사각으로 설정되어 있습니다.
- 편차 판독을 활성화합니다.
- 각 시행의 정점 각도(지수 n = 1.5 고정)를 설정한 다음, 프리즘을 회전시켜—입사각 슬라이더를 드래그하여—편차 판독값이 감소를 멈추고 다시 증가하기 시작할 때까지 조정합니다. 그 최솟값을 기록합니다. 이것이 해당 정점 각도에서의 최소 편차입니다.
지배방정식
최소 편차 공식 — n = sin((A+δmin)/2) / sin(A/2)
대칭 통과(프리즘 내부의 베이스에 평행한 광선)를 제공하는 입사각에서 편차는 최소값에 도달합니다: δ_min = 2·asin(n·sin(A/2)) − A. 이 특수 각도는 프리즘의 굴절률을 정밀하게 측정하기 위해 실험적으로 사용됩니다.
인쇄용 실험지에서 학생이 계산할 내용
- 한 번의 시행에 대해 n = 1.5를 사용하여 δ_min = 2·asin(n·sin(A/2)) − A를 계산합니다. 표와 비교해 보세요.
- 대칭 통로(유리 내부의 프리즘 베이스와 평행하게 이동하는 광선)가 주어진 정점 각도 및 지수에 대해 가능한 가장 작은 편차를 제공하는 이유를 설명하십시오. 다른 입사각은 더 많은 편차를 생성합니다.
실험 밖에서의 활용
- 최소 편향 공식은 뒤집어서 꼭지각과 측정된 최소 편향으로부터 유리의 굴절률을 '측정'하는 데 쓸 수 있습니다: n = sin((A+δ_min)/2)/sin(A/2). 이것이 고전적인 프리즘 분광계 기법입니다. 프리즘을 천천히 회전시키며 편향이 더 이상 감소하지 않는 지점을 찾아 최소값을 실험적으로 구하는 것이, 임의의 입사각에서 측정하는 것보다 더 신뢰할 수 있는 이유는 무엇일까요?
- 더 큰 정점각 프리즘은 백색광을 더 넓은 스펙트럼으로 퍼뜨립니다. δ_min-vs-A 관계를 사용하여 분광계 설계자가 더 미세한 파장 분해능이 필요할 때 더 큰 정점 각도를 선택하는 이유를 설명하십시오.
- AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
- General High School Physics — Light & optics
- NGSS High School Physics — Wave properties
- 최소 편향에 오신 것을 환영합니다
- 프리즘 선택
- 재생을 누르세요
- 대칭 통과
- 검사기 열기
- 잘 하셨습니다!
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