Оптика

Призма с бяла светлина

Призмата пречупва синьото повече от червеното, така че бялата светлина се разперва в спектър (δ = θ₁ + θ₄ − A).

Призма с бяла светлина — интерактивна симулация Оптика. Призмата пречупва синьото повече от червеното, така че бялата светлина се разперва в спектър (δ = θ₁ + θ₄ − A). Безплатна виртуална физическа лаборатория в браузъра с живи SI измервания и упътване.

Дисперсия

Призмата пречупва синьото повече от червеното, така че бялата светлина се разперва в спектър (δ = θ₁ + θ₄ − A).

Законът на Снелиус ползва зависимия от дължината на вълната показател n(λ), така че всеки цвят се пречупва под леко различен ъгъл. Апексът на призмата разделя бялата светлина в спектър с виолетовото, пречупено най-много. Ъгловата дисперсия δ зависи от ъгъла на призмата и числото на Аббе на материала.

• n варира с λ
• Синьото се пречупва повече

Резюме на изследването

Планирай въпроса, преди да отвориш лабораторията

Краткото описание повтаря пререндерираната страница: водещият въпрос, съперничещите предсказвания, ролите на променливите, управляващите закони, постановката, анализът и разширяващите подсказки остават видими и в този ред.

Водещ въпрос

Светлина, влизаща в стъклена призма, се пречупва на всяка стена, излизайки отклонена от първоначалната си посока. Променя ли промяната на ъгъла на падане при първата стена винаги пълното отклонение в същата посока?

Предсказвания за преценка

• Отклонението винаги нараства с нарастване на ъгъла на падане.
• Не — отклонението всъщност има минимум на някакъв конкретен ъгъл на падане, не прост нарастващ или намаляващ тренд.
• Отклонението винаги намалява с нарастване на ъгъла на падане.

Роли на променливите

Какво задаваш ти:

• Ъгъл на падане θ₁ (°)

Какво измерваш:

• Пълно отклонение δ (°)

Как протича изследването

1. Отвори настройката призма с бяла светлина и натисни Нулирай. Тази призма от кронглас има апексен ъгъл A = 60°, показател n = 1.5.
2. Включи показанието за пълно отклонение.
3. Задай ъгъла на падане при първата стена за всеки опит и запиши пълното отклонение.

Управляващо уравнение

Отклонение на призма — δ = θ₁ + θ₄ − A

Лъч, минаващ през призма, се пречупва и на двете стени. Пълното отклонение комбинира двата завоя и собствения апексен ъгъл на призмата: δ = θ₁ + θ₄ − A, където θ₂ и θ₄ идват от закона на Снел при всяка стена.

Какво иска да изчислят учениците печатният работен лист

• За един опит изчисли θ₂ = asin(sin θ₁/n) (Снел при първата стена), θ₃ = A − θ₂ (геометрия на призмата), θ₄ = asin(n·sin θ₃) (Снел при втората стена), после δ = θ₁ + θ₄ − A. Сравни с таблицата.
• Обясни защо отклонението не е проста монотонна функция на ъгъла на падане — геометрията на призмата (пречупване на ДВЕ стени) създава истински минимум при ъгъла на симетрично преминаване, изследван директно в експеримента минимално отклонение.

Къде това се появява извън лабораторията

• Бялата светлина съдържа много дължини на вълните, всяка с леко различен показател на пречупване (дисперсия) — така че всеки цвят се отклонява с леко различна степен, разпервайки бялата светлина в видим спектър. Този експеримент ползва един представителен показател; реалната бяла светлина се разпръсква в дъга.
• Дъгата се образува от слънчева светлина, пречупвана и вътрешно отразявана в сферични дъждовни капки — по-сложна геометрия от тази призма с плоски стени, но задвижвана от точно същия принцип на зависимо от дължината на вълната пречупване (дисперсия).

• AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
• General High School Physics — Light & optics
• NGSS High School Physics — Wave properties

1. Добре дошъл при призмата с бяла светлина
2. Избери призмата
3. Натисни Пусни
4. Бялата светлина се разпръсква
5. Отвори панела Свойства
6. Справи се!

Отвори интерактивната симулация, за да изградиш сцената, натисни Пусни и разгледай с живи измервания и насочено упътване.

Отвори интерактивната лаборатория →

Изтегли работния лист →

Закон на Снел за пречупването