المنشور يحني الضوء: زاوية الانحراف

1 · توقّع

الضوء داخل منشورًا زجاجيًا ينحني (ينكسر) عند كل وجه، خارجًا منحرفًا عن اتجاهه الأصلي. هل تغيير زاوية الورود عند الوجه الأول يغير الانحراف الكلي دائمًا في الاتجاه نفسه؟

• يزداد الانحراف دائمًا مع ازدياد زاوية الورود.
• لا — للانحراف حد أدنى فعلي عند زاوية ورود محددة، لا اتجاه صعود أو هبوط بسيط.
• ينقص الانحراف دائمًا مع ازدياد زاوية الورود.

2 · التجهيز

1. افتح مسبق منشور الضوء الأبيض واضغط إعادة الضبط. هذا المنشور من زجاج التاج زاوية رأسه A = 60° ومعامله n = 1.5.
2. فعّل قراءة الانحراف الكلي.
3. اضبط زاوية الورود عند الوجه الأول لكل تجربة وسجل الانحراف الكلي.

3 · اجمع البيانات

ارسم الانحراف δ (المحور y) مقابل زاوية الورود θ₁ (المحور x) لتجاربك الثلاث. هل يهبط δ إلى حد أدنى في المنتصف؟

4 · حلّل

1. لمحاولة واحدة، احسب θ₂ = asin(sin θ₁/n) (سنل عند الوجه الأول)، ثم θ₃ = A − θ₂ (هندسة المنشور)، ثم θ₄ = asin(n·sin θ₃) (سنل عند الوجه الثاني)، ثم δ = θ₁ + θ₄ − A. قارن بالجدول.
2. اشرح لماذا الانحراف ليس دالة رتيبة بسيطة لزاوية الورود — هندسة المنشور (الانحناء عند وجهين) تنشئ حدًا أدنى حقيقيًا عند زاوية العبور المتناظر، المستكشفة مباشرة في تجربة الانحراف الأدنى.

5 · وسّع

1. يحتوي الضوء الأبيض أطوالًا موجية كثيرة، لكل منها معامل انكسار مختلف قليلًا (تشتت) — فينحرف كل لون بمقدار مختلف قليلًا، باسطًا الضوء الأبيض إلى طيف مرئي. تستخدم هذه التجربة معاملًا ممثلًا واحدًا؛ الضوء الأبيض الحقيقي ينبسط قوس قزح.
2. يتكون قوس قزح من انكسار ضوء الشمس وانعكاسه الداخلي داخل قطرات مطر كروية — هندسة أعقد من هذا المنشور المسطح الأوجه، لكنها مدفوعة بالمبدأ نفسه بالضبط: انكسار معتمد على الطول الموجي (تشتت).

الفيزياء خلف هذه التجربة

← عودة إلى التجربة