Optika

Prizma bílého světla

Hranol láme modré více než červené, takže bílé světlo se roztáhne do spektra (δ = θ₁ + θ₄ − A).

Prizma bílého světla — interaktivní simulace Optika. Hranol láme modré více než červené, takže bílé světlo se roztáhne do spektra (δ = θ₁ + θ₄ − A). Bezplatná virtuální fyzikální laboratoř v prohlížeči se živými měřeními v SI a řízeným tutoriálem.

Disperze

Hranol láme modré více než červené, takže bílé světlo se roztáhne do spektra (δ = θ₁ + θ₄ − A).

Snellův zákon používá vlnovou délku závislý index n(λ), takže se každá barva láme o mírně odlišný úhel. Vrchol hranolu rozděluje bílé světlo na spektrum s fialovou ohnutou nejvíce. Úhlová disperze δ závisí na úhlu hranolu a Abbbeově čísle materiálu.

• n se mění s λ
• Modrá se láme víc

Souhrn zkoumání

Naplánuj otázku dřív, než otevřeš laboratoř

Stručný přehled odpovídá předrenderované stránce: hlavní otázka, konkurenční predikce, role proměnných, řídicí zákony, sestavení, analýza i rozšiřující podněty zůstávají viditelné a v tomto pořadí.

Hlavní otázka

Světlo vstupující do skleněného hranolu se láme (refraktuje) na každé stěně a vychází odchýlené od původního směru. Mění změna úhlu dopadu na první stěnu vždy celkovou odchylku tímtéž směrem?

Predikce k zvážení

• Odchylka vždy roste, jak roste úhel dopadu.
• Ne — odchylka má ve skutečnosti minimum při nějakém konkrétním úhlu dopadu, ne jednoduchý rostoucí nebo klesající trend.
• Odchylka vždy klesá, jak roste úhel dopadu.

Role proměnných

Co nastavuješ:

• Úhel dopadu θ₁ (°)

Co měříš:

• Celková odchylka δ (°)

Jak zkoumání probíhá

1. Otevři předvolbu white-light-prism a stiskni Resetovat. Tento hranol z korunového skla má vrcholový úhel A = 60°, index n = 1.5.
2. Zapni odečet celkové odchylky.
3. Nastav úhel dopadu na první stěnu pro každý pokus a zapiš celkovou odchylku.

Řídící rovnice

Odchylka prizmatu — δ = θ₁ + θ₄ − A

Paprsek procházející hranolem se láme na obou stěnách. Celková odchylka kombinuje oba ohyby a vlastní vrcholový úhel hranolu: δ = θ₁ + θ₄ − A, kde θ₂ a θ₄ pocházejí ze Snellova zákona na každé stěně.

Co tisknutelný pracovní list žádá žáky vypočítat

• Pro jeden pokus spočti θ₂ = asin(sin θ₁/n) (Snell na první stěně), θ₃ = A − θ₂ (geometrie hranolu), θ₄ = asin(n·sin θ₃) (Snell na druhé stěně), pak δ = θ₁ + θ₄ − A. Porovnej s tabulkou.
• Vysvětli, proč odchylka není jednoduchou monotonní funkcí úhlu dopadu — geometrie hranolu (ohyb na DVĚ stěnách) vytváří skutečné minimum při úhlu symetrického průchodu, zkoumaného přímo v experimentu min-deviation.

Kde se to objevuje mimo laboratoř

• Bílé světlo obsahuje mnoho vlnových délek, každá s mírně odlišným indexem lomu (disperze) — takže se každá barva odchyluje o trochu jinak a bílé světlo se roztahuje do viditelného spektra. Tento experiment používá jediný reprezentativní index; skutečné bílé světlo se rozprostře do duhy.
• Duha vzniká lomem a vnitřním odrazem slunečního světla uvnitř kulových dešťových kapek — složitější geometrie než tento hranol s plochými stěnami, ale řízená přesně tímtéž principem lomu závislým na vlnové délce (disperzí).

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

1. Vítej v Bílém světle v hranolu
2. Vyber hranol
3. Stiskni Spustit
4. Bílé světlo se rozbíhá
5. Otevři panel Vlastnosti
6. Povedlo se!

Otevři interaktivní simulaci, postav scénu, stiskni Spustit a prozkoumávej s živými měřeními a řízeným tutoriálem.

Otevřít interaktivní laboratoř →

Stáhnout pracovní list →

Snellův zákon lomu