光學
最小偏向
對稱透過時偏向角最小——這是測量玻璃折射率的經典方法。
最小偏向——互動式光學模擬。對稱透過時偏向角最小——這是測量玻璃折射率的經典方法。 免費的瀏覽器物理虛擬實驗室，提供即時 SI 測量與分步引導教學。
最小偏向
對稱通過時偏向角最小——這是測量玻璃折射率的經典方法。
當光線通過對稱稜鏡的路徑時，偏向角會被最小化，幾何關係也因此簡化，便於測量折射率。分光儀常會調整到這個角度，以精確測定 n(λ)。
- 對稱通過
- 測量折射率n
調查簡介
在打開實驗室之前先規劃好問題
這份簡報反映預先渲染的頁面：探究問題、互相競爭的預測、變數角色、支配定律、設定，以及分析和延伸提示都會以此順序保持可見。
駕駛問題
光線穿過稜鏡時，在某一特殊入射角——即對稱通過，此時稜鏡內的光線與底邊平行——會達到可能的最小偏折角。頂角更寬的稜鏡，其最小偏折角是否更大？
預測權重
- 是的——更大的頂角使光線整體彎曲得更多，從而產生更大的最小偏差。
- 頂角越大，最小偏差越小。
- 最小偏差不取決於頂角。
可變角色
您設定的內容：
- 頂角A (°)
您測量的內容：
- 最小偏差δ_min (°)
調查如何進行
- 打開「最小偏折角（min-deviation）」預設並按重設。這個60°/n=1.5的稜鏡已設定為使偏折角最小的對稱通過入射角。
- 啟用偏差讀數。
- 設定每次試驗的頂角（固定指數 n = 1.5），然後旋轉稜鏡——拖動入射角滑塊——直到偏差讀數停止下降並重新開始上升。記錄該最小值：這就是該頂角下的最小偏差。
控制方程
最小偏差公式 — n = sin((A+δmin)/2) / sin(A/2)
在對稱通過的入射角（光線平行於稜鏡內部的底面）時，偏差達到最小值：δ_min = 2·asin(n·sin(A/2)) − A。這個特殊角度在實驗上用來精確測量稜鏡的折射率。
可列印的工作表要求學生完成什麼
- 對於一項試驗，使用 n = 1.5 計算 δ_min = 2·asin(n·sin(A/2)) − A。與表比較。
- 解釋為什麼對稱通道（光線平行於玻璃內棱鏡底部傳播）對於給定的頂角和折射率給出了最小的可能偏差——任何其他入射角都會產生更多的偏差，而不是更少。
這在實驗室之外的地方表現出來
- 最小偏折公式可以反過來使用，從頂角和測得的最小偏折角「測出」玻璃的折射率：n = sin((A+δ_min)/2)/sin(A/2)。這正是經典的稜鏡分光計技術。為什麼透過緩慢旋轉稜鏡、觀察偏折角不再減小的位置來實驗性地找出最小值，會比在任意入射角下測量更可靠？
- 較大頂角棱鏡將白光傳播到更寬的光譜。使用 δ_min-vs-A 關係解釋為什麼光譜儀設計者在需要更精細的波長分辨率時可能會選擇更大的頂角。
- AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
- General High School Physics — Light & optics
- NGSS High School Physics — Wave properties
- 歡迎學習最小偏向
- 選擇棱鏡
- 播放
- 對稱通過
- 打開檢查器
- 完成了！
打開互動式模擬以構建場景，點擊運行，並透過即時測量和引導式教學進行探索。