Quang học

Lăng kính mỏng (góc chiết quang nhỏ)

Lăng kính mỏng (góc chiết quang nhỏ) chỉ làm lệch ánh sáng một chút — giới hạn lăng kính mỏng δ ≈ (n−1)·A.

Lăng kính mỏng (góc chiết quang nhỏ) — mô phỏng Quang học tương tác. Lăng kính mỏng (góc chiết quang nhỏ) chỉ làm lệch ánh sáng một chút — giới hạn lăng kính mỏng δ ≈ (n−1)·A. Phòng thí nghiệm vật lý ảo miễn phí trên trình duyệt với phép đo SI trực tiếp và hướng dẫn từng bước.

Lăng kính mỏng

Một lăng kính mỏng (đỉnh nhỏ) lệch ánh sáng một chút: trong giới hạn lăng kính mỏng δ ≈ (n−1)·A.

Đối với góc đỉnh A rất nhỏ, độ lệch xấp xỉ δ ≈ (n − 1)A — xấp xỉ lăng kính mỏng dùng trong đơn thuốc lăng kính nêm kính mắt và điều chỉnh nhỏ. Độ lệch lớn cần lăng kính dày hơn hoặc chiết suất cao hơn.

• δ ≈ (n−1)A
• Góc đỉnh nhỏ

Tóm tắt điều tra

Lập kế hoạch câu hỏi trước khi bạn mở phòng thí nghiệm

Bản tóm tắt phản ánh trang được kết xuất trước: câu hỏi dẫn dắt, các dự đoán cạnh tranh, vai trò của biến, các định luật chi phối, phần thiết lập và các gợi ý phân tích, mở rộng vẫn hiển thị theo thứ tự này.

Câu hỏi lái xe

Một lăng kính có góc đỉnh nhỏ ('lăng kính mỏng') chỉ làm lệch ánh sáng một cách nhẹ nhàng. Liệu độ lệch có gần như không đổi trên một phạm vi góc tới, không giống như đường cong độ lệch tối thiểu ấn tượng hơn của lăng kính đỉnh rộng không?

Dự đoán cân nặng

• Độ lệch vẫn thay đổi đáng kể theo góc tới, giống như lăng kính có đỉnh rộng.
• Có - đối với một lăng kính mỏng, độ lệch xấp xỉ δ ≈ (n−1)A, gần như không đổi trong một phạm vi góc tới gần bình thường.
• Một lăng kính mỏng về cơ bản tạo ra độ lệch bằng không.

Vai trò thay đổi

Những gì bạn đặt:

• Góc tới θ₁ (°)

Những gì bạn đo lường:

• Tổng độ lệch δ (°)

Cuộc điều tra diễn ra như thế nào

1. Mở cài đặt trước small-apex-prism và nhấn Reset. Lăng kính mỏng này có góc đỉnh A = 30 °, chỉ số n = 1.5 .
2. Kích hoạt tính năng đọc độ lệch tổng.
3. Đặt góc tới cho mỗi phép thử và ghi lại tổng độ lệch.

phương trình điều khiển

Xấp xỉ lăng kính mỏng — δ = θ₁ + θ₄ − A

Đối với lăng kính có góc đỉnh nhỏ A, công thức độ lệch chính xác đơn giản hóa thành δ ≈ (n−1)A, gần như không phụ thuộc vào góc tới - giới hạn góc nhỏ của phép tính lăng kính định luật Snell đầy đủ.

Bảng tính có thể in được yêu cầu học sinh làm gì

• Đối với một lần thử, hãy tính θ₂ = asin(sin θ₁/n), θ₃ = A − θ₂, θ₄ = asin(n·sin θ₃), sau đó δ = θ₁ + θ₄ − A, sử dụng A = 30 °, n = 1.5 . So sánh với bảng. Đồng thời tính toán xấp xỉ thin-prism δ ≈ (n− 1 )A = 15 ° và xem giá trị chính xác của bạn gần đến mức nào.
• Giải thích tại sao góc đỉnh nhỏ hơn làm cho độ lệch tổng ít nhạy hơn với góc tới chính xác - xấp xỉ lăng kính mỏng δ ≈ (n−1)A loại bỏ hoàn toàn sự phụ thuộc góc, hợp lệ khi A nhỏ.

Nơi điều này xuất hiện bên ngoài phòng thí nghiệm

• Lăng kính mỏng ("nêm quang học") được sử dụng chính xác trong một số kính hiệu chỉnh và máy đo khoảng cách vì độ lệch gần như không đổi của chúng khiến chúng có thể dự đoán được và dễ thiết kế. Giải thích tại sao độ lệch phụ thuộc góc lớn của lăng kính có đỉnh rộng sẽ là một lựa chọn tồi cho một cái nêm hiệu chỉnh đơn giản.
• So sánh phạm vi sai lệch của bạn ở đây với sự dao động rộng hơn nhiều của thí nghiệm lăng kính ánh sáng trắng. Giải thích tại sao góc đỉnh lớn hơn sẽ khuếch đại sự phụ thuộc góc của độ lệch, trong khi góc đỉnh nhỏ gần như loại bỏ nó.

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

1. Chào mừng đến lăng kính đỉnh nhỏ
2. Chọn lăng kính
3. Nhấn Phát
4. Góc độ lệch nhỏ
5. Mở Trình kiểm tra
6. Hoàn thành!

Mở mô phỏng tương tác để xây dựng hoạt cảnh, nhấn Chạy và khám phá với các phép đo trực tiếp và bài hướng dẫn.

Mở phòng thí nghiệm tương tác →

Tải tài liệu thí nghiệm →

Định Luật Khúc Xạ Snell