Призма изкривява светлината: ъгъл на отклонение

1 · Предскажи

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?

2 · Постановка

  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.

3 · Събери данни

Ъгъл на падане θ₁ (°)Пълно отклонение δ (°)
38.00
48.00
58.00

Чертай отклонението δ (ос y) спрямо ъгъла на падане θ₁ (ос x) за трите си опита. Потъва ли δ до минимум някъде по средата?

4 · Анализирай

  1. 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.
  2. 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.

5 · Надгради

  1. 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.
  2. 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).

Физиката зад този експеримент

Отклонение на призма

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.

← Назад към експеримента

Оптика

138 безплатни работни листа по физика за печат