光学
薄(小顶角)棱镜
薄棱镜(小顶角)只使光线轻微偏折——薄棱镜近似 δ ≈ (n−1)·A。
薄(小顶角)棱镜——交互式光学模拟。薄棱镜(小顶角)只使光线轻微偏折——薄棱镜近似 δ ≈ (n−1)·A。 免费的基于浏览器的虚拟物理实验室,提供实时 SI 测量和分步引导教程。
薄棱镜
薄棱镜(小顶角)只使光线轻微偏折——薄棱镜近似 δ ≈ (n−1)·A。
顶角 A 极小时,偏向角趋近于 δ ≈ (n − 1)A——即薄棱镜近似,用于眼镜楔形镜片配制和精密调整。较大偏折需要更厚的棱镜或更高的折射率。
- 偏向角 δ ≈ (n−1)A
- 小顶角
调查简介
在打开实验室之前计划好问题
这份简介反映预渲染页面:探究问题、相互竞争的预测、变量角色、支配定律、设置以及分析和拓展提示都会按此顺序保持可见。
驾驶问题
顶角较小的棱镜(「薄棱镜」)只会使光发生轻微偏折。与宽顶角棱镜那种更剧烈的最小偏折曲线不同,这种偏折在一系列入射角范围内是否大致保持恒定?
预测权重
- 偏折仍会随入射角剧烈变化,就像宽顶角棱镜一样。
- 是的,对于薄棱镜,偏差约为 δ ≈ (n−1)A,在接近法线的典型入射角范围内几乎保持恒定。
- 薄棱镜产生的偏差基本上为零。
可变角色
您设置的内容:
- 入射角θ₁ (°)
您测量的内容:
- 总偏差δ (°)
调查如何进行
- 打开「薄棱镜:小角度近似(small-apex-prism)」预设并按重置。该薄棱镜的顶角 A = 30°,折射率 n = 1.5。
- 启用总偏折角读数。
- 设置每次试验的入射角并记录总偏差。
控制方程
薄棱镜近似 — δ = θ₁ + θ₄ − A
对于顶角A较小的棱镜,精确的偏折公式可简化为δ ≈ (n−1)A,几乎与入射角无关——这是完整斯涅耳定律棱镜计算在小角度极限下的结果。
可打印的工作表要求学生完成什么
- 对于其中一次试验,使用A = 30°、n = 1.5,计算θ₂ = asin(sin θ₁/n)、θ₃ = A − θ₂、θ₄ = asin(n·sin θ₃),再计算δ = θ₁ + θ₄ − A。将结果与表格比较。另外计算薄棱镜近似δ ≈ (n−1)A = 15°,看看你的精确值与其接近程度。
- 解释为什么较小的顶角使得总偏差对精确入射角不太敏感——thin-prism 近似 δ ≈ (n−1)A 完全降低了角度依赖性,当 A 很小时有效。
这在实验室之外的地方表现出来
- 薄棱镜(“光学楔”)被用于某些矫正眼镜和测距仪,正是因为其近乎恒定的偏折使行为可预测、易于设计。请解释为什么宽顶角棱镜那种强烈依赖角度的偏折,不适合用作简单的矫正楔镜。
- 将此处的偏折范围与white-light-prism实验中更大的变化幅度进行比较。请解释为什么更大的顶角会放大偏折角对入射角的依赖性,而小顶角几乎能消除这种依赖性。
- AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
- General High School Physics — Light & optics
- NGSS High School Physics — Wave properties
- 欢迎学习小顶角棱镜
- 选择棱镜
- 按播放
- 小偏折角
- 打开检查器
- 完成了!
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