Plāna prizma: mazo leņķu tuvinājums

1 · Prognozē

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?

• 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.

2 · Iestati

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.

3 · Vāc datus

Zīmē novirzi δ (y ass) pret iekrišanas leņķi θ₁ (x ass) saviem trim mēģinājumiem. Vai līkne ir daudz plakanāka nekā baltās gaismas prizmas eksperimenta?

4 · Analizē

1. 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.
2. 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.

5 · Paplašina

1. 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.
2. 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.

Fizika aiz šī eksperimenta

← Atpakaļ pie eksperimenta

138 bezmaksas drukājamas fizikas darba lapas