కనిష్ఠ విచలనం: ప్రిజం గుండా సౌష్ఠవ దాటడం

1 · ఊహించండి

ప్రిజం గుండా పోయే కిరణం ఒక ప్రత్యేక పతన కోణం — సౌష్ఠవ దాటడం, ఇక్కడ ప్రిజం లోపల కిరణం దాని అడ్డు భుజానికి సమాంతరంగా ప్రయాణిస్తుంది — వద్ద తన కనిష్ఠ సాధ్యమైన విచలన కోణాన్ని చేరుకుంటుంది. వెడల్పాటి-శీర్ష ప్రిజానికి పెద్ద కనిష్ఠ విచలనం ఉంటుందా?

• అవును — పెద్ద శీర్ష కోణం కిరణాన్ని మొత్తంమీద ఎక్కువ వంపుతుంది, పెద్ద కనిష్ఠ విచలనాన్ని ఇస్తుంది.
• పెద్ద శీర్ష కోణం చిన్న కనిష్ఠ విచలనాన్ని ఇస్తుంది.
• కనిష్ఠ విచలనం శీర్ష కోణంపై ఆధారపడదు.

2 · అమరిక

1. min-deviation ప్రీసెట్‌ను తెరిచి రీసెట్ నొక్కండి. ఈ 60°/n=1.5 ప్రిజం తన సౌష్ఠవ-దాటడం పతన కోణం వద్ద సెట్ చేయబడింది, ఇది విచలనాన్ని కనిష్ఠీకరిస్తుంది.
2. విచలన రీడింగ్‌ను చేతనం చేయండి.
3. ప్రతి ప్రయత్నానికి శీర్ష కోణాన్ని సెట్ చేసి (సూచిక n = 1.5 స్థిరం), ఆపై విచలన రీడింగ్ పడిపోవడం ఆగి మళ్లీ పెరగడం మొదలయ్యే వరకు ప్రిజాన్ని తిప్పండి — టిల్ట్ స్లైడర్‌ను లాగండి. ఆ అతి చిన్న విలువను నమోదు చేయండి: అదే ఆ శీర్షానికి కనిష్ఠ విచలనం.

3 · డేటా సేకరించండి

మీ మూడు ప్రయత్నాల కోసం శీర్ష కోణం A (x-అక్షం) పై δ_min (y-అక్షం) ప్లాట్ చేయండి. రేఖ సరళంగా ఉందా?

4 · విశ్లేషించండి

1. ఒక ప్రయత్నానికి, n = 1.5 ఉపయోగించి δ_min = 2·asin(n·sin(A/2)) − A లెక్కించండి. పట్టికతో పోల్చండి.
2. సౌష్ఠవ దాటడం (కిరణం గాజు లోపల ప్రిజపు అడ్డు భుజానికి సమాంతరంగా ప్రయాణించడం) ఇచ్చిన శీర్ష కోణం, సూచికలకు సాధ్యమైన అతి చిన్న విచలనాన్ని ఎందుకు ఇస్తుందో వివరించండి — వేరే ఏ పతన కోణం అయినా తక్కువ కాదు, ఎక్కువ విచలనాన్నే ఉత్పత్తి చేస్తుంది.

5 · విస్తరించండి

1. కనిష్ఠ-విచలన సూత్రాన్ని తిరగబడించి శీర్ష కోణం, కొలిచిన కనిష్ఠ విచలనం నుండి గాజు వక్రీభవన సూచికను కొలవవచ్చు: n = sin((A+δ_min)/2)/sin(A/2). ఇదే క్లాసిక్ ప్రిజం-స్పెక్ట్రోమీటర్ పద్ధతి. ప్రయోగాత్మకంగా కనిష్ఠాన్ని కనుగొనడం (ప్రిజాన్ని నెమ్మదిగా తిప్పుతూ విచలనం తగ్గడం ఎక్కడైతే ఆగుతుందో చూస్తూ) ఏకపక్ష పతన కోణం వద్ద కొలవడం కంటే ఎందుకు మరింత నమ్మదగినది?
2. పెద్ద శీర్ష కోణం గల ప్రిజం తెల్ల కాంతిని మరింత విశాల వర్ణపటంలోకి విస్తరిస్తుంది. మీ δ_min-vs-A సంబంధాన్ని ఉపయోగించి, చక్కటి తరంగదైర్ఘ్య విభేదకత కావాల్సినప్పుడు స్పెక్ట్రోమీటర్ రూపకర్తలు పెద్ద శీర్ష కోణాన్ని ఎందుకు ఎంచుకుంటారో వివరించండి.

ఈ ప్రయోగం వెనుక ఉన్న భౌతిక శాస్త్రం

← ప్రయోగానికి తిరిగి

138 ఉచిత ముద్రించగల భౌతిక శాస్త్ర ప్రయోగ పత్రకాలు