Un prisma desvia la llum: angle de desviació
1 · Prediu
La llum que entra en un prisma de vidre es desvia (refracta) a cada cara, sortint desviada de la seva direcció original. Canviar sempre l'angle d'incidència a la primera cara canvia la desviació total en la mateixa direcció?
- La desviació sempre augmenta quan l'angle d'incidència augmenta.
- No: la desviació té de fet un mínim en algun angle d'incidència específic, no una tendència simple creixent o decreixent.
- La desviació sempre disminueix quan l'angle d'incidència augmenta.
2 · Configura
- Obre el predefinit «Un prisma desvia la llum» i prem Restableix. Aquest prisma de vidre crown té angle de vèrtex A = 60°, índex n = 1.5.
- Activa la lectura de desviació total.
- Defineix l'angle d'incidència a la primera cara per a cada prova i enregistra la desviació total.
3 · Recull dades
| Angle d'incidència θ₁ (°) | Desviació total δ (°) |
|---|---|
| 38.00 | |
| 48.00 | |
| 58.00 |
Representa la desviació δ (eix y) contra l'angle d'incidència θ₁ (eix x) per a les tres proves. Baixa δ a un mínim en algun punt del mig?
4 · Analitza
- Per a una prova, calcula θ₂ = asin(sin θ₁/n) (Snell a la primera cara), θ₃ = A − θ₂ (geometria del prisma), θ₄ = asin(n·sin θ₃) (Snell a la segona cara), i després δ = θ₁ + θ₄ − A. Compara-ho amb la taula.
- Explica per què la desviació no és una funció monòtona simple de l'angle d'incidència: la geometria del prisma (desviant a DUES cares) crea un mínim genuí a l'angle de pas simètric, explorat directament a l'experiment «Desviació mínima».
5 · Amplia
- La llum blanca conté moltes longituds d'ona, cadascuna amb un índex de refracció lleugerament diferent (dispersió): cada color es desvia una mica diferent, obrint la llum blanca en un espectre visible. Aquest experiment fa servir un únic índex representatiu; la llum blanca real s'obre en un arc de Sant Martí.
- Un arc de Sant Martí es forma per la llum solar refractada i reflectida internament dins de gotes de pluja esfèriques: una geometria més complexa que aquest prisma de cares planes, però regida exactament pel mateix principi de refracció dependent de la longitud d'ona (dispersió).
La física al darrere d'aquest experiment
Desviació del prisma
Un raig que travessa un prisma es refracta a totes dues cares. La desviació total combina les dues desviacions i el propi angle de vèrtex del prisma: δ = θ₁ + θ₄ − A, on θ₂ i θ₄ venen de la llei de Snell a cada cara.
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