Minimale afwijking: symmetrische doorgang door een prisma

1 · Voorspel

Een straal door een prisma bereikt zijn kleinst mogelijke afwijkinghoek bij één speciale invalshoek — symmetrische doorgang, waarbij de straal in het prisma evenwijdig aan de basis loopt. Heeft een prisma met een grotere tophoek een grotere minimale afwijking?

• Ja — een grotere tophoek buigt de straal in totaal meer, wat een grotere minimale afwijking geeft.
• Een grotere tophoek geeft een kleinere minimale afwijking.
• De minimale afwijking hangt niet af van de tophoek.

2 · Opstelling

1. Open de voorinstelling min-deviation en druk op Herstel. Dit 60°/n=1.5-prisma staat ingesteld op zijn invalshoek voor symmetrische doorgang, die de afwijking minimaliseert.
2. Zet de aflezing van de afwijking aan.
3. Stel voor elke meting de tophoek in (index n = 1.5 vast) en draai daarna het prisma — sleep de kantelschuifregelaar — totdat de afwijkingsaflezing stopt met dalen en weer begint te stijgen. Noteer die kleinste waarde: dat is de minimale afwijking voor die tophoek.

3 · Verzamel gegevens

Zet voor je drie metingen δ_min (y-as) uit tegen de tophoek A (x-as). Is de lijn recht?

4 · Analyseer

1. Reken voor één meting δ_min = 2·asin(n·sin(A/2)) − A uit met n = 1.5. Vergelijk met de tabel.
2. Leg uit waarom symmetrische doorgang (de straal loopt in het glas evenwijdig aan de basis van het prisma) de kleinst mogelijke afwijking geeft bij een vaste tophoek en index — elke andere invalshoek produceert MEER afwijking, niet minder.

5 · Verdiep

1. De minimale-afwijkingsformule kan worden omgekeerd om de brekingsindex van een glas te METEN uit een tophoek en een gematen minimale afwijking: n = sin((A+δ_min)/2)/sin(A/2). Dit is de klassieke prisma-spectrometertechniek. Waarom is het experimenteel vinden van het minimum (door het prisma langzaam te draaien en te letten op het punt waar de afwijking stopt met afnemen) mogelijk betrouwbaarder dan meten onder een willekeurige invalshoek?
2. Een prisma met een grotere tophoek spreidt wit licht uit over een breder spectrum. Leg met je verband tussen δ_min en A uit waarom spectrometerontwerpers een grotere tophoek zouden kiezen wanneer ze een fijnere golflengteresolutie nodig hebben.

De natuurkunde achter dit experiment

← Terug naar experiment

138 gratis printbare labwerkbladen voor natuurkunde