Optika

Najmanjši odklon

Pri simetričnem prehodu je odklon najmanjši — klasični način merjenja lomnega količnika stekla.

Najmanjši odklon — interaktivna simulacija Optika. Pri simetričnem prehodu je odklon najmanjši — klasični način merjenja lomnega količnika stekla. Brezplačen virtualni fizikalni laboratorij v brskalniku z živimi meritvami SI in vodenim vodnikom.

Najmanjši odklon

Pri simetričnem prehodu je odklon najmanjši — klasični način merjenja lomnega količnika stekla.

Ko je pot žarka skozi prizmo simetrična, je odklon najmanjši in geometrija se poenostavi za merjenje lomnega količnika. Spektrometri se pogosto uglasijo na ta kot za natančno določitev n(λ).

• Simetrični prehod
• Izmeri količnik n

Oris preiskave

Načrtuj vprašanje, preden odpreš laboratorij

Oris zrcali predizrisano stran: vodilno vprašanje, tekmujoča predvidevanja, vloge spremenljivk, vodilni zakoni, priprava, analiza in pozivi k razširitvi ostanejo vidni in v tem vrstnem redu.

Vodilno vprašanje

Žarek skozi prizmo doseže svoj najmanjši možni odklon pri enem posebnem vpadnem kotu — simetrični prehod, kjer žarek znotraj prizme potuje vzporedno z njeno osnico. Ali ima prizma s širšim vršičkom večji najmanjši odklon?

Predvidevanja za pretehtanje

• Da — večji vršični kot žarek skupno močneje upogne, kar da večji najmanjši odklon.
• Večji vršični kot da manjši najmanjši odklon.
• Najmanjši odklon ni odvisen od vršičnega kota.

Vloge spremenljivk

Kaj nastaviš:

• Vršični kot A (°)

Kaj izmeriš:

• Najmanjši odklon δ_min (°)

Kako poteka preiskava

1. Odpri prednastavitev min-deviation in pritisni Ponastavi. Ta prizma 60°/n=1.5 je nastavljena na svoj vpadni kot simetričnega prehoda, ki minimizira odklon.
2. Omogoči odčitek odklona.
3. Nastavi vršični kot za vsak poskus (količnik n = 1.5 fiksen), nato zavrti prizmo — povleci drsnik nagiba — dokler odčitev odklona neha padati in spet začne rasti. Zabeleži to najmanjšo vrednost: to je najmanjši odklon za ta vršiček.

Vodilna enačba

Formula najmanjšega odklona — n = sin((A+δmin)/2) / sin(A/2)

Pri vpadnem kotu, ki da simetrični prehod (žarek vzporeden z osnico znotraj prizme), odklon doseže svoj minimum: δ_min = 2·asin(n·sin(A/2)) − A. Ta posebni kot se poskusno uporablja za natančno merjenje lomnega količnika prizme.

Kaj natisnjivi delovni list od učencev zahteva izračunati

• Za en poskus izračunaj δ_min = 2·asin(n·sin(A/2)) − A z n = 1.5. Primerjaj s tabelo.
• Razloži, zakaj simetrični prehod (žarek potuje vzporedno z osnico prizme znotraj stekla) da najmanjši možni odklon za dan vršični kot in količnik — vsak drug vpadni kot proizvede VEČ odklona, ne manj.

Kje se to pokaže onkraj laboratorija

• Formulo najmanjšega odklona je mogoče obrniti in IZMERITI lomni količnik stekla iz vršičnega kota in izmerjenega najmanjšega odklona: n = sin((A+δ_min)/2)/sin(A/2). To je klasična tehnika prizemskega spektrometra. Zakaj bi bilo poskusno iskanje minimuma (počasnim vrtenjem prizme in opazovanjem, kjer odklon neha padati) zanesljivejše od merjenja pri poljubnem vpadnem kotu?
• Prizma z večjim vršičnim kotom razpre belo svetlobo v širši spekter. Z svojo zvezo δ_min-proti-A razloži, zakaj bi oblikovalci spektrometrov izbrali večji vršični kot, ko potrebujejo finejšo ločljivost valovnih dolžin.

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

1. Dobrodošli pri najmanjšem odklonu
2. Izberi prizmo
3. Pritisni Predvajaj
4. Simetrični prehod
5. Odpri ploščo Lastnosti
6. Uspelo ti je!

Odpri interaktivno simulacijo, zgradi prizor, pritisni Predvajaj in raziskuj z živimi meritvami in vodenim vodnikom.

Odpri interaktivni laboratorij →

Prenesi delovni list →

Snellov zakon loma