Optikk

Minimumsavbøyning

Ved symmetrisk passasje er avbøyningen minst — den klassiske måten å måle en glasstype sin brytningsindeks på.

Minimumsavbøyning — interaktiv Optikk-simulering. Ved symmetrisk passasje er avbøyningen minst — den klassiske måten å måle en glasstype sin brytningsindeks på. Gratis virtuell fysikk-lab i nettleseren med SI-målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.

Minimumsavbøyning

Ved symmetrisk passasje er avbøyningen minst — den klassiske måten å måle en glasstype sin brytningsindeks på.

Når strålebanen gjennom prismet er symmetrisk, minimeres avbøyningen og geometrien forenkles for å måle brytningsindeksen. Spektrometre justeres ofte til denne vinkelen for nøyaktig bestemmelse av n(λ).

• Symmetrisk passasje
• Mål indeksen n

Undersøkelsesgrunnlag

Planlegg spørsmålet før du åpner labben

Oppgavegrunnlaget speiler den forhåndsgenererte siden: problemstilling, konkurrerende prediksjoner, variabelroller, styrende lover, oppsett, analyse og videreutviklingsoppgaver forblir synlige og i denne rekkefølgen.

Problemstilling

En stråle gjennom et prisme oppnår sin minst mulige avbøyningsvinkel ved én spesiell innfallsvinkel — symmetrisk passasje, der strålen inne i prismet reiser parallelt med basen. Har et prisme med bredere toppvinkel en større minimumsavbøyning?

Prediksjoner å veie

• Ja — en større toppvinkel bøyer strålen mer totalt, og gir en større minimumsavbøyning.
• En større toppvinkel gir en mindre minimumsavbøyning.
• Minimumsavbøyningen avhenger ikke av toppvinkelen.

Variabelroller

Hva du setter:

• Toppvinkel A (°)

Hva du måler:

• Minimumsavbøyning δ_min (°)

Hvordan undersøkelsen foregår

1. Åpne minimumsavbøyning-forhåndsinnstillingen og trykk Nullstill. Dette 60°/n=1,5-prismet er satt til sin symmetrisk-passage-innfallsvinkel, som minimerer avbøyningen.
2. Aktiver avbøyning-avlesningen.
3. Sett toppvinkelen for hvert forsøk (indeks n = 1,5 fast), og roter deretter prismet — dra helningsglidebryteren — til avbøyningsavlesningen slutter å synke og begynner å stige igjen. Registrer den minste verdien: det er minimumsavbøyningen for den toppen.

Styrende likning

Minimumsavbøyning-formelen — n = sin((A+δmin)/2) / sin(A/2)

Ved innfallsvinkelen som gir symmetrisk passasje (stråle parallell med basen inne i prismet) når avbøyningen sitt minimum: δ_min = 2·asin(n·sin(A/2)) − A. Denne spesielle vinkelen brukes eksperimentelt til å måle et prisms brytningsindeks presist.

Hva det utskrivbare arbeidsarket ber elevene finne ut

• For ett forsøk, beregn δ_min = 2·asin(n·sin(A/2)) − A med n = 1,5. Sammenlign med tabellen.
• Forklar hvorfor symmetrisk passasje (strålen som reiser parallelt med prismets base inne i glasset) gir den minst mulige avbøyningen for en gitt toppvinkel og indeks — enhver annen innfallsvinkel produserer MER avbøyning, ikke mindre.

Hvor dette dukker opp utenfor labben

• Minimumsavbøyning-formelen kan inverteres til Å MÅLE et glass sin brytningsindeks fra en toppvinkel og en målt minimumsavbøyning: n = sin((A+δ_min)/2)/sin(A/2). Dette er den klassiske prismespektrometer-teknikken. Hvorfor kan det å finne minimumet eksperimentelt (ved langsomt å rotere prismet og se etter der avbøyningen slutter å synke) være mer pålitelig enn å måle ved en vilkårlig innfallsvinkel?
• Et prisme med større toppvinkel sprer hvitt lys til et bredere spektrum. Forklar, med δ_min-mot-A-sammenhengen din, hvorfor spektrometerdesignere kan velge en større toppvinkel når de trenger finere bølgelengdeoppløsning.

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

1. Velkommen til Minimumsavbøyning
2. Velg prismet
3. Trykk Spill av
4. Symmetrisk passasje
5. Åpne Egenskaper-panelet
6. Du klarte det!

Åpne den interaktive simuleringen for å bygge scenen, trykk Spill av, og utforsk med målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.

Åpne interaktiv lab →

Last ned arbeidsark →

Snells brytningslov