Mažiausiasis nuokrypis: simetriškas ėjimas per prizmę

1 · Spėk

Spindulys per prizmę pasiekia mažiausiąjį įmanomą nuokrypio kampą ties vienu ypatingu kritimo kampu — simetrišku ėjimu, kur spindulys prizmės viduje keliauja lygiagrečiai jos pagrindui. Ar platesnės smailumo prizmė turi didesnį minimalųjį nuokrypį?

• Taip — didesnis smailumo kampas bendrai labiau lenkia spindulį, duodamas didesnį minimalųjį nuokrypį.
• Didesnis smailumo kampas duoda mažesnį minimalųjį nuokrypį.
• Minimalusis nuokrypis nepriklauso nuo smailumo kampo.

2 · Paruošk

1. Atidaryk „Mažiausiasis nuokrypis“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. Ši 60°/n=1.5 prizmė nustatyta į savo simetriško ėjimo kritimo kampą, minimizuojantį nuokrypį.
2. Įjunk nuokrypio rodmuo.
3. Nustatyk smailumo kampą kiekvienam bandymui (rodiklis n = 1.5 fiksuotas), tada sukuok prizmę — tempk pasvirimo slankiklį — kol nuokrypio rodmuo nustoja kristi ir vėl pradeda kilti. Užsirašyk tą mažiausiąją reikšmę: ji yra to smailumo minimalusis nuokrypis.

3 · Rink duomenis

Braišyk δ_min (y ašis) prieš smailumo kampą A (x ašis) savo trims bandymams. Ar linija tiesi?

4 · Analizuok

1. Vienam bandymui apskaičiuok δ_min = 2·asin(n·sin(A/2)) − A naudodamas n = 1.5. Palygink su lentele.
2. Paaiškink, kodėl simetriškas ėjimas (spinduliui keliaujant lygiagrečiai prizmės pagrindui stiklo viduje) duoda mažiausią įmanomą nuokrypį duotajam smailumo kampui ir rodikliui — bet kuris kitas kritimo kampas gamina DAUGIAU nuokrypio, ne mažiau.

5 · Išplėsk

1. Minimaliojo nuokrypio formulę galima apversti, kad IŠMATUOTUM stiklo laužymo rodiklį iš smailumo kampo ir išmatuoto minimaliojo nuokrypio: n = sin((A+δ_min)/2)/sin(A/2). Tai klasikinė prizmės spektrometro technika. Kodėl minimumo radimas eksperimentiškai (lėtai sukuojant prizmę ir stebint, kur nuokrypis nustoja mažėti) gali būti patikimesnis nei matavimas prie savavališko kritimo kampo?
2. Didesnio smailumo kampo prizmė skleidžia baltą šviesą į platesnį spektrą. Paaiškink, naudodamas savo δ_min prieš A ryšį, kodėl spektrometrų dizaineriai gali rinktis didesnį smailumo kampą, kai reikia smulkesnės bangų ilgių skyros.

Fizika už šio eksperimento

← Grįžti prie eksperimento

138 nemokami spausdinami fizikos darbo lapai