Minimálna výchylka: symetrický prechod hranolom

1 · Predikuj

Lúč hranolom dosahuje svoj najmenší možný uhol výchylky pri jednom špeciálnom uhle dopadu — symetrickom prechode, kde lúč vnútri hranola cestuje rovnobežne s jeho základňou. Má hranol so širším vrcholom väčšiu minimálnu výchylku?

• Áno — väčší vrcholový uhol ohýba lúč celkovo viac, dávajúc väčšiu minimálnu výchylku.
• Väčší vrcholový uhol dáva menšiu minimálnu výchylku.
• Minimálna výchylka nezávisí na vrcholovom uhle.

2 · Priprav

1. Otvor predvolbu minimálna výchylka a stlač Resetovať. Tento hranol 60°/n=1.5 je nastavený na svoj uhol dopadu symetrického prechodu, ktorý minimalizuje výchylku.
2. Zapni odčítanie výchylky.
3. Nastav vrcholový uhol pre každý pokus (index n = 1.5 pevný), potom otáčaj hranolom — ťahaj jazdec náklonu — kým odčítanie výchylky neprestane klesať a nezačne znova stúpať. Zaznamenaj tú najmenšiu hodnotu: je to minimálna výchylka pre ten vrchol.

3 · Zbieraj údaje

Zaznamenaj δ_min (os y) verzus vrcholový uhol A (os x) pre svoje tri pokusy. Je priamka rovná?

4 · Analyzuj

1. Pre jeden pokus vypočítaj δ_min = 2·asin(n·sin(A/2)) − A s n = 1.5. Porovnaj s tabuľkou.
2. Vysvetli, prečo symetrický prechod (lúč cestujúci rovnobežne so základňou hranola vnútri skla) dáva najmenšiu možnú výchylku pre daný vrcholový uhol a index — akýkoľvek iný uhol dopadu produkuje VÄČŠIU výchylku, nie menšiu.

5 · Rozšír

1. Vzorec minimálnej výchylky sa dá invertovať na MERANIE indexu lomu skla z vrcholového uhla a nameranej minimálnej výchylky: n = sin((A+δ_min)/2)/sin(A/2). To je klasická technika hranolového spektrometra. Prečo môže byť experimentálne nájdenie minima (pomalým otáčaním hranola a sledovaním, kde výchylka prestane klesať) spoľahlivejšie než meranie pri ľubovoľnom uhle dopadu?
2. Hranol s väčším vrcholovým uhlom rozkladá biele svetlo do širšieho spektra. Vysvetli pomocou svojho vzťahu δ_min verzus A, prečo návrhári spektrometrov môžu zvoliť väčší vrcholový uhol, keď potrebujú jemnejšie rozlíšenie vlnových dĺžok.

Fyzika za týmto experimentom

← Späť na experiment

138 bezplatných tlačiteľných pracovných listov z fyziky