Minimumsavbøyning: symmetrisk passasje gjennom et prisme

1 · Prediker

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?

• 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.

2 · Oppsett

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.

3 · Samle inn data

Plott δ_min (y-akse) mot toppvinkel A (x-akse) for dine tre forsøk. Er linjen rett?

4 · Analyser

1. For ett forsøk, beregn δ_min = 2·asin(n·sin(A/2)) − A med n = 1,5. Sammenlign med tabellen.
2. 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.

5 · Utvid

1. 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?
2. 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.

Fysikken bak dette eksperimentet

← Tilbake til eksperimentet

138 gratis, utskrivbare fysikk-arbeidsark