Plonoji prizmė: mažo kampo priartėjimas

1 · Spėk

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?

• 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.

2 · Paruošk

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.

3 · Rink duomenis

Braišyk nuokrypį δ (y ašis) prieš kritimo kampą θ₁ (x ašis) savo trims bandymams. Ar kreivė gerokai statesnė nei „Prizmė lenkia šviesą“ eksperimento?

4 · Analizuok

1. 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.
2. 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.

5 · Išplėsk

1. 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.
2. 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.

Fizika už šio eksperimento

← Grįžti prie eksperimento

138 nemokami spausdinami fizikos darbo lapai