Độ lệch tối thiểu: Đường đối xứng qua lăng kính
1 · Dự đoán
Một tia xuyên qua lăng kính đạt được góc lệch nhỏ nhất có thể có ở một góc tới đặc biệt - đường đi đối xứng, trong đó tia bên trong lăng kính truyền song song với đáy của nó. Lăng kính có đỉnh rộng hơn có độ lệch tối thiểu lớn hơn không?
- Có - góc đỉnh lớn hơn sẽ uốn cong tia tổng thể hơn, tạo ra độ lệch tối thiểu lớn hơn.
- Góc đỉnh lớn hơn cho độ lệch tối thiểu nhỏ hơn.
- Độ lệch tối thiểu không phụ thuộc vào góc đỉnh.
2 · Thiết lập
- Mở cài đặt trước min-deviation và nhấn Reset. Lăng kính 60 °/n=1.5 này được đặt ở góc tới đường truyền đối xứng, giúp giảm thiểu độ lệch.
- Kích hoạt tính năng đọc độ lệch.
- Đặt góc đỉnh cho mỗi lần thử (chỉ số n = 1.5 cố định), sau đó xoay lăng kính — kéo con trượt góc tới — cho đến khi giá trị đọc độ lệch ngừng giảm và bắt đầu tăng trở lại. Ghi lại giá trị nhỏ nhất đó: đây chính là độ lệch tối thiểu ứng với góc đỉnh đó.
3 · Thu thập dữ liệu
| Góc đỉnh A (°) | Độ lệch tối thiểu δ_min (°) |
|---|---|
| 40.00 | |
| 50.00 | |
| 60.00 |
Vẽ đồ thị δ_min (trục y) theo góc đỉnh A (trục x) cho ba lần thử của bạn. Đường thẳng có thẳng không?
4 · Phân tích
- Đối với một lần thử, hãy tính δ_min = 2 ·asin(n·sin(A/2)) − A bằng cách sử dụng n = 1.5 . So sánh với bảng.
- Giải thích tại sao đường truyền đối xứng (tia truyền song song với đáy lăng kính bên trong thủy tinh) cho độ lệch nhỏ nhất có thể có đối với một góc đỉnh và chỉ số cho trước - bất kỳ góc tới nào khác đều tạo ra độ lệch NHIỀU HƠN chứ không ít hơn.
5 · Gia hạn
- Công thức độ lệch tối thiểu có thể được đảo ngược để ĐO chiết suất của thủy tinh từ góc đỉnh và độ lệch tối thiểu đo được: n = sin((A+δ_min)/2)/sin(A/2). Đây là kỹ thuật quang phổ lăng kính cổ điển. Tại sao việc tìm mức tối thiểu bằng thực nghiệm (bằng cách quay lăng kính từ từ và quan sát xem nơi nào độ lệch ngừng giảm) lại đáng tin cậy hơn việc đo ở một góc tới tùy ý?
- Lăng kính góc đỉnh lớn hơn sẽ trải ánh sáng trắng thành phổ rộng hơn. Giải thích bằng cách sử dụng mối quan hệ δ_min-vs-A của bạn, tại sao các nhà thiết kế máy quang phổ có thể chọn góc đỉnh lớn hơn khi họ cần độ phân giải bước sóng tốt hơn.
Vật lý đằng sau thí nghiệm này
Công thức độ lệch tối thiểu
Ở góc tới cho đường đi đối xứng (tia song song với đáy bên trong lăng kính), độ lệch đạt cực tiểu: δ_min = 2·asin(n·sin(A/2)) − A. Góc đặc biệt này được sử dụng trong thực nghiệm để đo chính xác chiết suất của lăng kính.