O prismă subțire: aproximarea unghiului mic

1 · Prezice

O prismă cu unghi apex mic (o „prismă subțire”) deviază lumina doar blând. Rămâne deviația aproximativ constantă peste un interval de unghiuri de incidență, spre deosebire de curba de deviație minimă mai dramatică a unei prisme cu apex larg?

• Deviația variază în continuare dramatic cu unghiul de incidență, exact ca la o prismă cu apex larg.
• Da — pentru o prismă subțire, deviația este aproximativ δ ≈ (n−1)A, rămânând aproape constantă pe un interval tipic de unghiuri de incidență aproape de normală.
• O prismă subțire produce esențial deviație zero.

2 · Montaj

1. Deschide presetarea small-apex-prism și apasă Resetează. Această prismă subțire are unghiul apex A = 30°, indicele n = 1.5.
2. Activează citirea deviației totale.
3. Setează unghiul de incidență pentru fiecare încercare și înregistrează deviația totală.

3 · Colectează date

Plotează deviația δ (axa y) în funcție de unghiul de incidență θ₁ (axa x) pentru cele trei încercări. Curba este mult mai plată decât a experimentului white-light-prism?

4 · Analizează

1. Pentru o încercare, calculează θ₂ = asin(sin θ₁/n), θ₃ = A − θ₂, θ₄ = asin(n·sin θ₃), apoi δ = θ₁ + θ₄ − A, folosind A = 30°, n = 1.5. Compară cu tabelul. Calculează și aproximarea prismei subțiri δ ≈ (n−1)A = 15° și vezi cât de aproape cad valorile tale exacte.
2. Explică de ce un unghi apex mai mic face deviația totală mai puțin sensibilă la unghiul exact de incidență — aproximarea prismei subțiri δ ≈ (n−1)A renunță entirely la dependența de unghi, valabilă când A este mic.

5 · Extinde

1. Prismele subțiri („pene optice”) sunt folosite în unii ochelari corectivi și în telmetre tocmai pentru că deviația lor aproape constantă le face predictibile și ușor de proiectat. Explică de ce deviația puternic dependentă de unghi a unei prisme cu apex larg ar fi o alegere slabă pentru o penă corectivă simplă.
2. Compară intervalul tău de deviație de aici cu oscilațiile mult mai late ale experimentului white-light-prism. Explică de ce un unghi apex mai mare amplifică dependența de unghi a deviației, în timp ce un unghi apex mic o elimină aproape.

Fizica din spatele acestui experiment

← Înapoi la experiment

138 de fișe de laborator de fizică tipăribile gratuit