ทัศนศาสตร์

การเบี่ยงเบนต่ำสุด

การผ่านแบบสมมาตรให้ค่าเบี่ยงเบนต่ำสุด — วิธีคลาสสิกวัดดัชนีแก้ว

การเบี่ยงเบนต่ำสุด — การจำลองทัศนศาสตร์แบบโต้ตอบ การผ่านแบบสมมาตรให้ค่าเบี่ยงเบนต่ำสุด — วิธีคลาสสิกวัดดัชนีแก้ว ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์เสมือนบนเบราว์เซอร์ที่ใช้ฟรี พร้อมการวัด SI แบบสดและบทแนะนำ

การเบี่ยงเบนต่ำสุด

ที่การผ่านแบบสมมาตร การเบี่ยงเบนน้อยที่สุด — วิธีคลาสสิกในการวัดดัชนีหักเหของแก้ว

เมื่อเส้นทางรังสีผ่านปริซึมสมมาตร การเบี่ยงเบนจะน้อยที่สุดและเรขาคณิตจะง่ายขึ้นสำหรับการวัดดัชนีหักเห สเปกโตรมิเตอร์มักปรับไปที่มุมนี้เพื่อกำหนด n(λ) อย่างแม่นยำ

• การเดินทางแบบสมมาตร
• วัดดัชนีหักเห n

สรุปการสืบสวน

วางแผนคำถามก่อนเปิดห้องแล็บ

บทสรุปสะท้อนหน้าที่เรนเดอร์ล่วงหน้า คำถามขับเคลื่อน คำทำนายที่ขัดแย้งกัน บทบาทตัวแปร กฎที่ควบคุม การตั้งค่า การวิเคราะห์ และโจทย์ต่อยอดยังแสดงและเรียงตามลำดับนี้

คำถามขับเคลื่อน

ลำแสงผ่านปริซึมบรรลุองศาเบี่ยงเบนที่น้อยที่สุดที่มุมตกพิเศษหนึ่งมุม — การผ่านแบบสมมาตร โดยลำแสงในปริซึมเดินขนานกับฐาน ปริซึมมุมยอดกว้างกว่ามีค่าเบี่ยงเบนต่ำสุดมากกว่าหรือไม่

คำทำนายที่ต้องชั่งใจ

• ใช่ — มุมยอดที่ใหญ่กว่าโค้งลำแสงมากกว่าโดยรวม ให้ค่าเบี่ยงเบนต่ำสุดมากกว่า
• มุมยอดที่ใหญ่กว่าให้ค่าเบี่ยงเบนต่ำสุดน้อยกว่า
• ค่าเบี่ยงเบนต่ำสุดไม่ขึ้นกับมุมยอด

บทบาทของตัวแปร

สิ่งที่คุณตั้ง:

• มุมยอด A (°)

สิ่งที่คุณวัด:

• การเบี่ยงเบนต่ำสุด δ_min (°)

การสืบสวนดำเนินไปอย่างไร

1. เปิดพรีเซ็ท min-deviation แล้วกดรีเซ็ต ปริซึม 60°/n=1.5 นี้ตั้งไว้ที่มุมตกกระทบแบบผ่านสมมาตร ซึ่งทำให้ค่าเบี่ยงเบนต่ำสุด
2. เปิดค่าแสดงองศาเบี่ยงเบน
3. ตั้งมุมยอดของแต่ละรอบ (ดัชนีหักเห n = 1.5 คงที่) แล้วหมุนปริซึม ลากสไลเดอร์เอียง จนค่าเบี่ยงเบนหยุดลดแล้วเริ่มเพิ่มขึ้น บันทึกค่าเล็กที่สุดนั้น คือค่าเบี่ยงเบนต่ำสุดของมุมยอดนั้น

สมการควบคุม

สูตรการเบี่ยงเบนต่ำสุด — n = sin((A+δmin)/2) / sin(A/2)

ที่มุมตกกระทบแบบผ่านสมมาตร (ลำแสงขนานกับฐานภายในปริซึม) ค่าเบี่ยงเบนถึงค่าต่ำสุด: δ_min = 2·asin(n·sin(A/2)) − A มุมพิเศษนี้ใช้ในการทดลองเพื่อวัดดัชนีหักเหของปริซึมอย่างแม่นยำ

สิ่งที่ใบงานพิมพ์ได้ให้นักเรียนคิด

• สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณ δ_min = 2·asin(n·sin(A/2)) − A โดยใช้ n = 1.5 เทียบกับตาราง
• อธิบายว่าเหตุใดการผ่านแบบสมมาตร (ลำแสงเดินขนานกับฐานปริซึมในกระจก) จึงให้องศาเบี่ยงเบนที่น้อยที่สุดสำหรับมุมยอดและดัชนีที่กำหนด — มุมตกอื่นใดให้การเบี่ยงเบน “มากกว่า” ไม่ใช่น้อยกว่า

สิ่งนี้ปรากฏที่ใดนอกห้องแล็บ

• สูตรค่าเบี่ยงเบนต่ำสุดย้อนกลับไปวัดดัชนีหักเหของกระจกจากมุมยอดกับค่าเบี่ยงเบนต่ำสุดที่วัดได้: n = sin((A+δ_min)/2)/sin(A/2) นี่คือเทคนิคปริซึมสเปกโตรมิเตอร์คลาสสิก เพราะอะไรการหาค่าต่ำสุดด้วยการทดลอง (หมุนปริซึมช้า ๆ แล้วดูว่าค่าเบี่ยงเบนหยุดลดตรงไหน) จึงน่าเชื่อถือกว่าวัดที่มุมตกกระทบสุ่ม ๆ
• ปริซึมมุมยอดใหญ่กว่ากางแสงขาวเป็นสเปกตรัมกว้างกว่า ใช้ความสัมพันธ์ δ_min กับ A ของคุณอธิบายว่าเหตุใดนักออกแบบสเปกโทรมิเตอร์จึงอาจเลือกมุมยอดใหญ่กว่าเมื่อต้องการความละเอียดความยาวคลื่นละเอียดกว่า

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

1. ยินดีต้อนรับสู่ การเบี่ยงเบนต่ำสุด
2. เลือกปริซึม
3. กดเล่น
4. การผ่านแบบสมมาตร
5. เปิดแผงคุณสมบัติ
6. คุณทำได้แล้ว!

เปิดการจำลองแบบโต้ตอบเพื่อสร้างฉาก กดเล่น แล้วสำรวจพร้อมการวัดสดและบทแนะนำ

เปิดห้องแล็บโต้ตอบ →

ดาวน์โหลดใบงาน →

กฎการหักเหของสแนลล์