Optika

Plāna (mazā virsotnes leņķa) prizma

Plāna prizma (mazs virsotnes leņķis) novirza gaismu tikai nedaudz — plānās prizmas robeža δ ≈ (n−1)·A.

Plāna (mazā virsotnes leņķa) prizma — interaktīva Optika simulācija. Plāna prizma (mazs virsotnes leņķis) novirza gaismu tikai nedaudz — plānās prizmas robeža δ ≈ (n−1)·A. Bezmaksas virtuālā fizikas laboratorija pārlūkā ar dzīviem SI mērījumiem un vadītu pamācību.

Plānā prizma

Plāna prizma (mazs virsotnes leņķis) novirza gaismu tikai nedaudz — plānās prizmas robeža δ ≈ (n−1)·A.

Par ļoti mazu virsotnes leņķi A novirze tuvojas δ ≈ (n − 1)A — plānās prizmas tuvinājums, ko izmanto briļļu ķīļu receptēs un smalkās korekcijās. Lielas novirzes prasa biezākas prizmas vai augstāku koeficientu.

• δ ≈ (n−1)A
• Mazs virsotnes leņķis

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

Prizma ar mazu virsotnes leņķi („plāna prizma”) novirza gaismu tikai maigi. Vai novirze paliek aptuveni nemainīga pāri iekrišanas leņķu diapazonam, atšķirībā no platākas virsotnes prizmas dramatiskākās minimālās novirzes līknes?

Prognozes, ko svērt

• Novirze joprojām mainās dramatiski ar iekrišanas leņķi, tāpat kā platākas virsotnes prizmai.
• Jā — plānai prizmai novirze ir aptuveni δ ≈ (n−1)A, paliekot gandrīz nemainīga pāri tipiskam iekrišanas leņķu diapazonam tuvu normālei.
• Plāna prizma rada būtībā nulles novirzi.

Lielumu lomas

Ko tu iestati:

• Iekrišanas leņķis θ₁ (°)

Ko tu mēri:

• Kopējā novirze δ (°)

Kā izpēte norit

1. Atver plānās prizmas eksperimentu un nospied Atiestatīt. Šai plānajai prizmai ir virsotnes leņķis A = 30°, koeficients n = 1.5.
2. Ieslēdz kopējās novirzes rādījumu.
3. Iestati iekrišanas leņķi katram mēģinājumam un ieraksti kopējo novirzi.

Noteicošais vienādojums

Plānās prizmas tuvinājums — δ = θ₁ + θ₄ − A

Prizmai ar mazu virsotnes leņķi A precīzā novirzes formula vienkāršojas līdz δ ≈ (n−1)A, gandrīz neatkarīgai no iekrišanas leņķa — pilnā Snela likuma prizmas aprēķina mazo leņķu robeža.

Ko drukājamā darba lapa liek skolēniem izrēķināt

• Vienam mēģinājumam izrēķini θ₂ = asin(sin θ₁/n), θ₃ = A − θ₂, θ₄ = asin(n·sin θ₃), tad δ = θ₁ + θ₄ − A, ar A = 30°, n = 1.5. Salīdzini ar tabulu. Arī izrēķini plānās prizmas tuvinājumu δ ≈ (n−1)A = 15° un palūko, cik tuvu tavas precīzās vērtības nolaižas.
• Izskaidro, kāpēc mazāks virsotnes leņķis padara kopējo novirzi mazāk jūtīgu pret precīzo iekrišanas leņķi — plānās prizmas tuvinājums δ ≈ (n−1)A izmet leņķa atkarību pavisam, derīgs, kad A ir mazs.

Kur tas parādās ārpus laboratorijas

• Plānās prizmas („optiskie ķīļi”) tiek izmantotas dažās koriģējošās brillēs un tālmērīšos tieši tāpēc, ka to gandrīz nemainīgā novirze padara tās prognozējamas un viegli projektējamas. Izskaidro, kāpēc platākas virsotnes prizmas strauji leņķa-atkarīgā novirze būtu slikta izvēle vienkāršam koriģējošam ķīlim.
• Salīdzini savu novirzes diapazonu šeit ar baltās gaismas prizmas eksperimenta daudz platākajām svārstībām. Izskaidro, kāpēc lielāks virsotnes leņķis pastiprina novirzes leņķa-atkarību, kamēr mazs virsotnes leņķis to gandrīz iznīcina.

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

1. Sveicināts plānās prizmas eksperimentā
2. Atlasīts prizmu
3. Nospied „Atskaņot”
4. Mazs novirzes leņķis
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