Optik

Tunt prisma (liten spetsvinkel)

Ett tunt prisma (liten spetsvinkel) avviker ljuset bara lite — gränsfallet tunt prisma δ ≈ (n−1)·A.

Tunt prisma (liten spetsvinkel) — interaktiv Optik-simulering. Ett tunt prisma (liten spetsvinkel) avviker ljuset bara lite — gränsfallet tunt prisma δ ≈ (n−1)·A. Gratis virtuellt fysiklabb i webbläsaren med SI-mätningar i realtid och en guidad genomgång.

Tunt prisma

Ett tunt prisma (liten spets) avviker ljus bara något — tunnprismagränsen δ ≈ (n−1)·A.

För en mycket liten spetsvinkel A närmar sig avvikelsen δ ≈ (n − 1)A — tunnprismaapproximationen som används vid utskrivning av kilglas och finjusteringar. Stora avvikelser kräver tjockare prismor eller högre index.

• δ ≈ (n−1)A
• Liten spetsvinkel

Undersökningsblad

Planera frågan innan du öppnar labbet

Sammanfattningen speglar den förrenderade sidan: drivande fråga, konkurrerande förutsägelser, variablernas roller, styrande lagar, uppställning, analys- och utvidgningsfrågor förblir synliga och i den här ordningen.

Drivande fråga

Ett prisma med liten spetsvinkel (ett 'tunt prisma') avviker ljuset bara svagt. Förblir avvikelsen ungefär konstant över ett intervall av infallsvinklar, till skillnad från ett bredspetsigt prismas mer dramatiska kurva med minimal avvikelse?

Förutsägelser att väga

• Avvikelsen varierar fortfarande dramatiskt med infallsvinkeln, precis som för ett prisma med stor spetsvinkel.
• Ja — för ett tunt prisma är avvikelsen ungefär δ ≈ (n−1)A och förblir nästan konstant över ett typiskt intervall av infallsvinklar nära normalen.
• Ett tunt prisma ger i princip noll avvikelse.

Variablernas roller

Det du ställer in:

• Infallsvinkel θ₁ (°)

Det du mäter:

• Total avvikelse δ (°)

Så går undersökningen till

1. Öppna förinställningen Tunt prisma och tryck på Återställ. Detta tunna prisma har spetsvinkeln A = 30°, index n = 1.5.
2. Aktivera avläsningen av totala avvikelsen.
3. Ställ in infallsvinkeln för varje försök och notera den totala avvikelsen.

Styrande ekvation

Tunnprismaapproximation — δ = θ₁ + θ₄ − A

För ett prisma med liten spetsvinkel A förenklas den exakta avvikelseformeln till δ ≈ (n−1)A, nästan oberoende av infallsvinkeln — småvinkelgränsen av den fullständiga Snellska prismaberäkningen.

Det det utskrivbara arbetsbladet ber eleverna räkna ut

• Beräkna för ett försök θ₂ = asin(sin θ₁/n), θ₃ = A − θ₂, θ₄ = asin(n·sin θ₃), sedan δ = θ₁ + θ₄ − A, med A = 30°, n = 1.5. Jämför med tabellen. Beräkna också tunnprismaapproximationen δ ≈ (n−1)A = 15° och se hur nära dina exakta värden ligger.
• Förklara varför en mindre spetsvinkel gör den totala avvikelsen mindre känslig för den exakta infallsvinkeln — tunnprismaapproximationen δ ≈ (n−1)A tappar vinkelberoendet helt, och är giltig när A är liten.

Var det här syns utanför labbet

• Tunna prismor ('optiska kilar') används i vissa korrigerande glasögon och i avståndsmätare just för att deras nästan konstanta avvikelse gör dem förutsägbara och lätta att konstruera med. Förklara varför ett bredspetsigt prismas skarpt vinkelberoende avvikelse skulle vara ett dåligt val för en enkel korrigerande kil.
• Jämför ditt avvikelseintervall här med white-light-prism-experimentets mycket bredare svängningar. Förklara varför en större spetsvinkel förstärker avvikelsens vinkelberoende, medan en liten spetsvinkel nästan eliminerar det.

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

1. Välkommen till Tunt prisma
2. Välj prisman
3. Tryck på Spela upp
4. Liten avböjningsvinkel
5. Öppna panelen Egenskaper
6. Klart!

Öppna den interaktiva simuleringen för att bygga scenen, tryck på Spela och utforska med mätningar i realtid och en guidad genomgång.

Öppna interaktivt labb →

Ladda ner labblad →

Snells brytningslag