البصريات
منشور ماء (قوس قزح)
الماء (n≈1.33) يشتت أقل بكثير من الزجاج — الانتشار اللطيف الذي يرسم قوس قزح.
منشور ماء (قوس قزح) — محاكاة البصريات تفاعلية. الماء (n≈1.33) يشتت أقل بكثير من الزجاج — الانتشار اللطيف الذي يرسم قوس قزح. مختبر فيزياء افتراضي مجاني يعمل في المتصفح مع قياسات حية بوحدات النظام الدولي وشرح موجّه.
تشتت الماء
الماء (n≈1.33) يشتت أقل بكثير من الزجاج — الانتشار اللطيف الذي يرسم قوس قزح.
معامل الماء المتواضع (≈1.33) وتشتته المنخفض ينتجان طيفًا لطيفًا — فيزياء أقواس قزح الطبيعية حيث تعمل قطرات الماء الدقيقة منشورات. انتشار أقل من الزجاج لكنه يكفي لفصل الألوان بشكل مرئي.
- n ≈ 1.33
- تشتت خفيف يُشكّل قوس قزح
موجز التحقيق
خطط للسؤال قبل فتح المختبر
تعكس المقدمة الصفحة المُصيّرة مسبقًا: سؤال القيادة، والتوقعات المتنافسة، وأدوار المتغيرات، والقوانين الحاكمة، والتجهيز، والتحليل، وأسئلة التوسع تبقى مرئية وبهذا الترتيب.
السؤال القائد
معامل انكسار الماء أدنى (n ≈ 1.33) من الزجاج. هل يحرف منشور ممتلئ بالماء الضوء أقل من منشور زجاجي مكافئ؟
توقعات للموازنة
- نعم — معامل الماء الأدنى يعني انحناءً أقل عند كل وجه، فانحراف كلي أقل من منشور زجاجي بزاوية الرأس نفسها.
- يحرف منشور الماء الضوء أكثر من الزجاج.
- الانحراف واحد مهما كان معامل الوسط.
أدوار المتغيرات
ما تضبطه:
- زاوية الورود θ₁ (°)
ما تقيسه:
- الانحراف الكلي δ (°)
كيف يجري التحقيق
- افتح مسبق منشور الماء واضغط إعادة الضبط. منشور الماء المملوء زاوية رأسه A = 60° ومعامله n = 1.33.
- فعّل قراءة الانحراف الكلي.
- اضبط زاوية الورود لكل تجربة وسجل الانحراف الكلي.
المعادلة الحاكمة
الأوساط الأدنى معاملًا تحرف أقل — δ = θ₁ + θ₄ − A
معامل انكسار الماء (1.33) أدنى من الزجاج النموذجي (1.5–1.66)، فمنشور الماء يحني الضوء بقوة أقل عند كل وجه — انحراف كلي أصغر δ = θ₁ + θ₄ − A لزاوية الرأس والورود نفسيهما.
ما يطلب من الطلاب استخراجه في ورقة العمل القابلة للطباعة
- لمحاولة واحدة، احسب θ₂ = asin(sin θ₁/n)، ثم θ₃ = A − θ₂، ثم θ₄ = asin(n·sin θ₃)، ثم δ = θ₁ + θ₄ − A، باستخدام n = 1.33. قارن بالجدول.
- قارن قيم الانحراف بتجربة المنشور (زاوية الرأس نفسها، معامل أعلى). اشرح لماذا ينتج معامل الماء الأدنى انحرافًا أصغر عند كل زاوية ورود مقابلة.
أين يظهر هذا خارج المختبر
- قوس القزح في جوهره ملايين «منشورات» قطرات ماء كروية دقيقة تكسر ضوء الشمس وتعكسه داخليًا. اشرح لماذا ما يزال تشتت الماء المتواضع نسبيًا (مقارنة بالزجاج) ينتج طيفًا مرئيًا، وإن كان أقل حيوية بعض الشيء، في قوس القزح.
- عبر هذه التجربة، تشكل منشور الفلينت (n≈1.66) ومنشور الضوء الأبيض/زجاج التاج (n=1.5) ومنشور الماء (n=1.33) اتجاهًا واضحًا: الأوساط البصرية الأكثف تشتت الضوء وتحرفه أكثر. اشرح لماذا يتبع هذا الاتجاه الفيزياء نفسها كاتجاه الزاوية الحرجة في تجربة الانعكاس الكلي.
- AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
- General High School Physics — Light & optics
- NGSS High School Physics — Wave properties
- أهلًا بك في منشور الماء
- حدد المنشور
- اضغط تشغيل
- انتشار لطيف في الماء
- افتح لوحة الخصائص
- أحسنت!
افتح المحاكاة التفاعلية لبناء المشهد، واضغط تشغيل، واستكشف بقياسات حية وشرح موجّه.