Optika

Tanka prizma (majhen vršni kot)

Tanka prizma (majhen vršni kot) svetlobo odkloni le nekoliko — meja tanke prizme δ ≈ (n−1)·A.

Tanka prizma (majhen vršni kot) — interaktivna simulacija Optika. Tanka prizma (majhen vršni kot) svetlobo odkloni le nekoliko — meja tanke prizme δ ≈ (n−1)·A. Brezplačen virtualni fizikalni laboratorij v brskalniku z živimi meritvami SI in vodenim vodnikom.

Tanka prizma

Tanka prizma (majhen vršiček) odkloni svetlobo le nekoliko — meja tanke prizme δ ≈ (n−1)·A.

Za zelo majhen vršni kot A odklon teži k δ ≈ (n − 1)A — aproksimacija tanke prizme, uporabljena v klinastih receptih očal in drobnih prilagoditvah. Veliki odkloni zahtevajo debelejše prizme ali višji količnik.

• δ ≈ (n−1)A
• Majhen vršni kot

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

Prizma z majhnim vršičnim kotom („tanka prizma“) svetlobo odmakne le blago. Ali odklon ostane približno konstanten čez razpon vpadnih kotov, za razliko od dramatičnejše krivulje najmanjšega odklona prizme s širokim vršičkom?

Predvidevanja za pretehtanje

• Odklon se še vedno dramatično spreminja z vpadnim kotom, tako kot pri prizmi s širokim vršičkom.
• Da — za tanko prizmo je odklon približno δ ≈ (n−1)A in ostane skoraj konstanten čez tipičen razpon vpadnih kotov blizu normale.
• Tanka prizmo proizvede v bistvu nič odklona.

Vloge spremenljivk

Kaj nastaviš:

• Vpadni kot θ₁ (°)

Kaj izmeriš:

• Skupni odklon δ (°)

Kako poteka preiskava

1. Odpri prednastavitev small-apex-prism in pritisni Ponastavi. Ta tanka prizma ima vršični kot A = 30°, količnik n = 1.5.
2. Omogoči odčitek skupnega odklona.
3. Nastavi vpadni kot za vsak poskus in zabeleži skupni odklon.

Vodilna enačba

Aproksimacija tanke prizme — δ = θ₁ + θ₄ − A

Za prizmo z majhnim vršičnim kotom A se točna formula odklona poenostavi v δ ≈ (n−1)A, skoraj neodvisno od vpadnega kota — meja majhnega kota polnega Snellovega izračuna prizme.

Kaj natisnjivi delovni list od učencev zahteva izračunati

• Za en poskus izračunaj θ₂ = asin(sin θ₁/n), θ₃ = A − θ₂, θ₄ = asin(n·sin θ₃), nato δ = θ₁ + θ₄ − A, z A = 30°, n = 1.5. Primerjaj s tabelo. Izračunaj tudi aproksimacijo tanke prizme δ ≈ (n−1)A = 15° in poglej, kako blizu pristanejo tvoje točne vrednosti.
• Razloži, zakaj manjši vršični kot naredi skupni odklon manj občutljiv na točen vpadni kot — aproksimacija tanke prizme δ ≈ (n−1)A povsem izpusti odvisnost od kota, veljavna, ko je A majhen.

Kje se to pokaže onkraj laboratorija

• Tanke prizme („optični klini“) se uporabljajo v nekaterih korekcijskih očalih in daljinosmerih prav zato, ker njihov skoraj konstanten odklon naredi jih predvidljive in lahke za načrtovanje. Razloži, zakaj bi bil ostro od kota odvisen odklon prizme s širokim vršičkom slaba izbira za preprost korekcijski klin.
• Primerjaj svoj razpon odklona tu z veliko širšimi nihaji poskusa white-light-prism. Razloži, zakaj večji vršični kot ojača odvisnost odklona od kota, majhen vršični kot pa jo skoraj odpravi.

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

1. Dobrodošli pri tanki prizmi
2. Izberi prizmo
3. Pritisni Predvajaj
4. Majhen odklon
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