Un prisma d'aigua: dispersió més suau que el vidre
1 · Prediu
L'aigua té un índex de refracció més baix (n ≈ 1.33) que el vidre. Desvia un prisma ple d'aigua la llum menys que un prisma de vidre equivalent?
- Sí: l'índex més baix de l'aigua significa menys desviació a cada cara, o sigui menys desviació total que un prisma de vidre del mateix angle de vèrtex.
- Un prisma d'aigua desvia la llum més que el vidre.
- La desviació és la mateixa sigui quin sigui l'índex del medi.
2 · Configura
- Obre el predefinit «Un prisma d'aigua» i prem Restableix. Aquest prisma ple d'aigua té angle de vèrtex A = 60°, índex n = 1.33.
- Activa la lectura de desviació total.
- Defineix l'angle d'incidència per a cada prova i enregistra la desviació total.
3 · Recull dades
| Angle d'incidència θ₁ (°) | Desviació total δ (°) |
|---|---|
| 35.00 | |
| 45.00 | |
| 55.00 |
Representa la desviació δ (eix y) contra l'angle d'incidència θ₁ (eix x) per a les tres proves. Compara l'escala amb la de l'experiment «Un prisma desvia la llum» (vidre crown).
4 · Analitza
- Per a una prova, calcula θ₂ = asin(sin θ₁/n), θ₃ = A − θ₂, θ₄ = asin(n·sin θ₃), i després δ = θ₁ + θ₄ − A, amb n = 1.33. Compara-ho amb la taula.
- Compara els teus valors de desviació amb els de l'experiment «Un prisma desvia la llum» (mateix angle de vèrtex, índex més alt). Explica per què l'índex més baix de l'aigua produeix desviació més petita a cada angle d'incidència coincident.
5 · Amplia
- Un arc de Sant Martí és essencialment milions de diminuts «prismes» esfèrics de gotes d'aiguarefractant i reflectint internament la llum solar. Explica per què la dispersió relativament modesta de l'aigua (comparada amb el vidre) encara produeix un espectre visible, tot i que menys viu, en un arc.
- Al llarg d'aquest experiment, flint-prism (n≈1.66), white-light-prism/vidre crown (n=1.5) i water-prism (n=1.33) formen una tendència clara: els medis òptics més densos dispersen i desvien més la llum. Explica per què aquesta tendència segueix la mateixa física que la tendència d'angle límit de l'experiment «Reflexió total interna».
La física al darrere d'aquest experiment
Els medis d'índex més baix desvien menys
L'índex de refracció de l'aigua (1.33) és més baix que el del vidre típic (1.5–1.66), de manera que un prisma d'aigua desvia la llum amb menys força a cada cara: desviació total δ = θ₁ + θ₄ − A més petita per al mateix angle de vèrtex i incidència.
Òptica
- Lent convergent: imatges reals més enllà de 2f
- El punt focal: on les imatges escapolen a l'infinit
- Una lent com a lupa
- Una lent divergent: sempre virtual, sempre reduïda
- Un mirall còncau: imatges reals com una lent convergent
- Un mirall convex: sempre una imatge virtual reduïda
- El mirall pla: un cas especial invariant
- Profunditat aparent: per què una piscina sembla menys fonda del que és
- Reflexió total interna: l'angle límit
- Un relé de dues lents: encadenar imatges
- El microscopi compost: dues lents per a gran augment
- Un ampliador fotogràfic: dues lents per a una imatge real més gran
138 fulls de treball de laboratori de física gratuïts i imprimibles