Optika

Minimālā novirze

Pie simetriskas cauriešanas novirze ir vismazākā — klasiskais veids, kā izmērīt stikla koeficientu.

Minimālā novirze — interaktīva Optika simulācija. Pie simetriskas cauriešanas novirze ir vismazākā — klasiskais veids, kā izmērīt stikla koeficientu. Bezmaksas virtuālā fizikas laboratorija pārlūkā ar dzīviem SI mērījumiem un vadītu pamācību.

Minimālā novirze

Pie simetriskas cauriešanas novirze ir vismazākā — klasiskais veids, kā izmērīt stikla koeficientu.

Kad staru ceļš cauri prizmai ir simetrisks, novirze ir minimāla, un ģeometrija vienkāršojas laušanas koeficienta mērīšanai. Spektrometri bieži regulē uz šo leņķi precīzai n(λ) noteikšanai.

• Simetriska cauriešana
• Izmēri koeficientu n

Izpētes kopsavilkums

Izplāno jautājumu, pirms atver laboratoriju

Īss apraksts atspoguļo iepriekšrenderēto lapu: virzošais jautājums, konkurējošās prognozes, mainīgo lielumu lomas, noteicošie likumi, iestatījums, analīze un paplašinājuma jautājumi paliek redzami un šajā secībā.

Virzošais jautājums

Stars cauri prizmai sasniedz mazāko iespējamo novirzes leņķi pie viena specifiska iekrišanas leņķa — simetriskas cauriešanas, kur stars prizmas iekšienē ceļo paralēli tās pamatnei. Vai platākas virsotnes prizmai ir lielāka minimālā novirze?

Prognozes, ko svērt

• Jā — lielāks virsotnes leņķis liec staru vairāk kopumā, dodot lielāku minimālo novirzi.
• Lielāks virsotnes leņķis dod mazāku minimālo novirzi.
• Minimālā novirze nav atkarīga no virsotnes leņķa.

Lielumu lomas

Ko tu iestati:

• Virsotnes leņķis A (°)

Ko tu mēri:

• Minimālā novirze δ_min (°)

Kā izpēte norit

1. Atver minimālās novirzes eksperimentu un nospied Atiestatīt. Šī 60°/n=1.5 prizma ir iestatīta uz savu simetriskās cauriešanas iekrišanas leņķi, kas minimizē novirzi.
2. Ieslēdz novirzes rādījumu.
3. Iestati virsotnes leņķi katram mēģinājumam (koeficients n = 1.5 fiksēts), tad grozi prizmu — velc slīpo slīdni — līdz novirzes rādījums beidz kristies un sāk atkal celties. Ieraksti šo mazāko vērtību: tā ir minimālā novirze šai virsotnei.

Noteicošais vienādojums

Minimālās novirzes formula — n = sin((A+δmin)/2) / sin(A/2)

Pie iekrišanas leņķa, kas dod simetrisku cauriešanu (stars paralēli pamatnei prizmas iekšienē), novirze sasniedz minimumu: δ_min = 2·asin(n·sin(A/2)) − A. Šis speciālais leņķis tiek izmantots eksperimentāli, lai precīzi izmērītu prizmas laušanas koeficientu.

Ko drukājamā darba lapa liek skolēniem izrēķināt

• Vienam mēģinājumam izrēķini δ_min = 2·asin(n·sin(A/2)) − A ar n = 1.5. Salīdzini ar tabulu.
• Izskaidro, kāpēc simetriska cauriešana (stars ceļodams paralēli prizmas pamatnei stiklā) dod mazāko iespējamo novirzi dotajam virsotnes leņķim un koeficientam — jebkurš cits iekrišanas leņķis rada VAIRĀK novirzes, nevis mazāk.

Kur tas parādās ārpus laboratorijas

• Minimālās novirzes formulu var apgriezt, lai IZMĒRĪTU stikla laušanas koeficientu no virsotnes leņķa un izmērītās minimālās novirzes: n = sin((A+δ_min)/2)/sin(A/2). Šī ir klasiskā prizmas spektrometra tehnika. Kāpēc minimuma eksperimentāla atrašana (lēni griežot prizmu un vērojot, kur novirze beidz samazināties) var būt u ticamāka nekā mērīšana pie patvaļīga iekrišanas leņķa?
• Lielāka virsotnes leņķa prizma izpleš balto gaismu platākā spektrā. Izskaidro, izmantojot savu δ_min pret A sakarību, kāpēc spektrometru projektētāji var izvēlēties lielāku virsotnes leņķi, kad viņiem vajag smalkāku viļņa garuma izšķirtspēju.

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

1. Sveicināts minimālās novirzes eksperimentā
2. Atlasīts prizmu
3. Nospied „Atskaņot”
4. Simetriska cauriešana
5. Atver Īpašību paneli
6. Tev izdevās!

Atver interaktīvo simulāciju, lai uzbūvētu ainu, spiestu „Atskaņot“ un izpētītu to ar dzīviem mērījumiem un vadītu pamācību.

Atvērt interaktīvo laboratoriju →

Lejupielādēt darba lapu →

Snela laušanas likums