ค่าเบี่ยงเบนต่ำสุด การผ่านแบบสมมาตรในปริซึม

1 · ทำนาย

ลำแสงผ่านปริซึมบรรลุองศาเบี่ยงเบนที่น้อยที่สุดที่มุมตกพิเศษหนึ่งมุม — การผ่านแบบสมมาตร โดยลำแสงในปริซึมเดินขนานกับฐาน ปริซึมมุมยอดกว้างกว่ามีค่าเบี่ยงเบนต่ำสุดมากกว่าหรือไม่

• ใช่ — มุมยอดที่ใหญ่กว่าโค้งลำแสงมากกว่าโดยรวม ให้ค่าเบี่ยงเบนต่ำสุดมากกว่า
• มุมยอดที่ใหญ่กว่าให้ค่าเบี่ยงเบนต่ำสุดน้อยกว่า
• ค่าเบี่ยงเบนต่ำสุดไม่ขึ้นกับมุมยอด

2 · จัดเตรียม

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

3 · เก็บข้อมูล

พล็อต δ_min (แกน y) กับมุมยอด A (แกน x) จากสามรอบการทดลอง เส้นตรงหรือไม่

4 · วิเคราะห์

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

5 · ต่อยอด

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

ฟิสิกส์เบื้องหลังการทดลองนี้

← กลับไปการทดลอง