Óptica

Desvio mínimo

Na passagem simétrica o desvio é mínimo — forma clássica de medir o índice do vidro.

Desvio mínimo — simulação interativa de Óptica. Na passagem simétrica o desvio é mínimo — forma clássica de medir o índice do vidro. Laboratório virtual de física gratuito no navegador com medições SI ao vivo e tutorial guiado.

Desvio mínimo

Em passagem simétrica o desvio é mínimo: a forma clássica de medir o índice de um vidro.

Quando o trajeto do raio através do prisma é simétrico, o desvio é minimizado e a geometria se simplifica para medir o índice de refração. Espectrômetros frequentemente se ajustam a esse ângulo para determinar n(λ) com precisão.

• Passagem simétrica
• Medir índice n

Resumo da investigação

Planeje a pergunta antes de abrir o laboratório

O resumo espelha a página pré-renderizada: a pergunta orientadora, as previsões concorrentes, os papéis das variáveis, as leis governantes, a configuração e os prompts de análise e extensão permanecem visíveis e nesta ordem.

Pergunta de direção

Um raio através de um prisma atinge seu menor ângulo de desvio possível em um ângulo de incidência especial – passagem simétrica, onde o raio dentro do prisma viaja paralelo à sua base. Um prisma de ápice mais largo tem um desvio mínimo maior?

Previsões para pesar

• Sim - um ângulo de vértice maior curva o raio de maneira mais geral, proporcionando um desvio mínimo maior.
• Um ângulo de vértice maior proporciona um desvio mínimo menor.
• O desvio mínimo não depende do ângulo do ápice.

Papéis variáveis

O que você definiu:

• Ângulo do ápice A (°)

O que você mede:

• Desvio mínimo δ_min (°)

Como funciona a investigação

1. Abra a predefinição de desvio mínimo e pressione Redefinir. Este prisma 60°/n=1.5 é definido para seu ângulo de incidência de passagem simétrica, o que minimiza o desvio.
2. Habilite a leitura de desvio.
3. Defina o ângulo do vértice para cada teste (índice n = 1.5 fixo), depois gire o prisma — arraste o controle do ângulo de incidência — até que a leitura de desvio pare de diminuir e comece a aumentar novamente. Registre esse valor mínimo: é o desvio mínimo para esse vértice.

Equação governante

Fórmula de Desvio Mínimo — n = sin((A+δmin)/2) / sin(A/2)

No ângulo de incidência que dá passagem simétrica (raio paralelo à base dentro do prisma), o desvio atinge seu mínimo: δ_min = 2·asin(n·sin(A/2)) − A. Este ângulo especial é usado experimentalmente para medir com precisão o índice de refração de um prisma.

O que a planilha para impressão pede aos alunos que resolvam

• Para uma tentativa, calcule δ_min = 2·asin(n·sin(A/2)) − A usando n = 1.5. Compare com a tabela.
• Explique por que a passagem simétrica (o raio que viaja paralelo à base do prisma dentro do vidro) fornece o menor desvio possível para um determinado ângulo e índice de vértice - qualquer outro ângulo de incidência produz MAIS desvio, e não menos.

Onde isso aparece além do laboratório

• A fórmula do desvio mínimo pode ser invertida para MEDIR o índice de refração de um vidro a partir de um ângulo de vértice e um desvio mínimo medido: n = sin((A+δ_min)/2)/sin(A/2). Esta é a técnica clássica do espectrômetro de prisma. Por que encontrar o mínimo experimentalmente (girando lentamente o prisma e observando onde o desvio para de diminuir) pode ser mais confiável do que medir em um ângulo de incidência arbitrário?
• Um prisma de ângulo de ápice maior espalha a luz branca em um espectro mais amplo. Explique, usando sua relação δ_min-vs-A, por que os projetistas de espectrômetros podem escolher um ângulo de vértice maior quando precisam de uma resolução de comprimento de onda mais precisa.

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

1. Bem-vindo ao desvio mínimo
2. Selecione o prisma
3. Pressione Reproduzir
4. Passagem simétrica
5. Abra o Inspetor
6. Você conseguiu!

Abra a simulação interativa para construir a cena, pressione Reproduzir e explore com medições em tempo real e um tutorial guiado.

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Lei de Snell da Refração