Optika

Plona (mažo smailumo kampo) prizmė

Plona prizmė (mažas smailumo kampas) nukreipia šviesą tik truputį — plonosios prizmės riba δ ≈ (n−1)·A.

Plona (mažo smailumo kampo) prizmė — interaktyvi Optika simuliacija. Plona prizmė (mažas smailumo kampas) nukreipia šviesą tik truputį — plonosios prizmės riba δ ≈ (n−1)·A. Nemokama naršyklės virtuali fizikos laboratorija su gyvais SI matavimais ir vedama instrukcija.

Plonoji prizmė

Plona prizmė (mažas smailumo kampas) nukreipia šviesą tik truputį — plonosios prizmės riba δ ≈ (n−1)·A.

Labai mažam smailumo kampui A nuokrypis artėja δ ≈ (n − 1)A — plonosios prizmės priartėjimas, naudojamas akinių pleištų receptuose ir smulkiuose derinimuose. Dideliems nuokrypiams reikia storesnių prizmių ar aukštesnio rodiklio.

• δ ≈ (n−1)A
• Mažas smailumo kampas

Tyrimo santrauka

Suplanuok klausimą dar prieš atidarydamas laboratoriją

Santrauka atspindi iš anksto sugeneruotą puslapį: pagrindinis klausimas, konkuruojantys spėjimai, kintamųjų vaidmenys, valdantys dėsniai, sąranka, analizė ir pratęsimo raginimai išlieka matomi ir būtent šia tvarka.

Pagrindinis klausimas

Prizmė su mažu smailumo kampu („plonoji prizmė“) švelniai nukreipia šviesą. Ar nuokrypis išlieka maždaug pastovus per kritimo kampų rėžą, skirtingai nei platesnės smailumo prizmės dramatiškesnė minimaliojo nuokrypio kreivė?

Svarstytini spėjimai

• Nuokrypis vis dar kinta dramatiškai su kritimo kampu, kaip plačios smailumo prizmės.
• Taip — plonajai prizmei nuokrypis yra apytiksliai δ ≈ (n−1)A, išliekantis beveik pastovus per tipinį kritimo kampų rėžą netoli normalės.
• Plonoji prizmė gamina iš esmės nulinį nuokrypį.

Kintamųjų vaidmenys

Ką tu nustatai:

• Kritimo kampas θ₁ (°)

Ką tu matauji:

• Bendrasis nuokrypis δ (°)

Kaip vyksta tyrimas

1. Atidaryk „Plonoji prizmė“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. Ši plonoji prizmė turi smailumo kampą A = 30°, rodiklį n = 1.5.
2. Įjunk bendrojo nuokrypio rodmuo.
3. Nustatyk kritimo kampą kiekvienam bandymui ir užsirašyk bendrąjį nuokrypį.

Valdančioji lygtis

Plonosios prizmės priartėjimas — δ = θ₁ + θ₄ − A

Prizmei su mažu smailumo kampu A tikslioji nuokrypio formulė supaprastėja iki δ ≈ (n−1)A, beveik nepriklausomo nuo kritimo kampo — pilnojo Snellio dėsnio prizmės skaičiavimo mažo kampo riba.

Ką spausdinamasis darbo lapas prašo mokinių apskaičiuoti

• Vienam bandymui apskaičiuok θ₂ = asin(sin θ₁/n), θ₃ = A − θ₂, θ₄ = asin(n·sin θ₃), tada δ = θ₁ + θ₄ − A, naudodamas A = 30°, n = 1.5. Palygink su lentele. Taip pat apskaičiuok plonosios prizmės priartėjimą δ ≈ (n−1)A = 15° ir pažiūrėk, kiek arti tavo tikslieji skaičiai nusileidžia.
• Paaiškink, kodėl mažesnis smailumo kampas daro bendrąjį nuokrypį mažiau jautrų tiksliajam kritimo kampui — plonosios prizmės priartėjimas δ ≈ (n−1)A visai numeta kampo priklausomybę, galiojančią, kai A mažas.

Kur tai pasirodo už laboratorijos ribų

• Plonosios prizmės („optiniai pleištai“) naudojamos kai kuriuose korekciniuose akiniuose ir nuotolio matuokliuose būtent todėl, kad jų beveik pastovus nuokrypis daro juos prognozuojamus ir lengvus projektuoti. Paaiškink, kodėl plačios smailumo prizmės aštriai kampo priklausomas nuokrypis būtų prastas pasirinkimas paprastam korekciniam pleištui.
• Palygink savo nuokrypio rėžą čia su „Prizmė lenkia šviesą“ eksperimento gerokai platesniais svyravimais. Paaiškink, kodėl didesnis smailumo kampas stiprina nuokrypio kampo priklausomybę, o mažas smailumo kampas beveik ją panaikina.

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

1. Sveiki atvykę prie plonos prizmės
2. Pasirink prizmę
3. Spausk Leisti
4. Mažas nuokrypio kampas
5. Atidaryk Savybių skydą
6. Tau pavyko!

Atidaryk interaktyvią simuliaciją, sukurk sceną, spausk Leisti ir tyrinėk su gyvais matavimais bei vedama instrukcija.

Atidaryk interaktyvią laboratoriją →

Atsisiųsti darbo lapą →

Snellio laužymo dėsnis