Vodní hranol: jemnější disperze než sklo

1 · Predikuj

Voda má nižší index lomu (n ≈ 1.33) než sklo. Odchyluje hranol naplněný vodou světlo méně než ekvivalentní skleněný hranol?

• Ano — nižší index vody znamená méně lomu na každé stěně, takže méně celkové odchylky než u skleněného hranolu se stejným vrcholovým úhlem.
• Vodní hranol odchyluje světlo víc než sklo.
• Odchylka je stejná bez ohledu na index prostředí.

2 · Sestavení

1. Otevři předvolbu water-prism a stiskni Resetovat. Tento hranol naplněný vodou má vrcholový úhel A = 60°, index n = 1.33.
2. Zapni odečet celkové odchylky.
3. Nastav úhel dopadu pro každý pokus a zapiš celkovou odchylku.

3 · Sbírej data

Vynes odchylku δ (osa y) proti úhlu dopadu θ₁ (osa x) pro své tři pokusy. Porovnej škálu s experimentem white-light-prism (korunové sklo).

4 · Analyzuj

1. Pro jeden pokus spočti θ₂ = asin(sin θ₁/n), θ₃ = A − θ₂, θ₄ = asin(n·sin θ₃), pak δ = θ₁ + θ₄ − A s n = 1.33. Porovnej s tabulkou.
2. Porovnj své hodnoty odchylky s experimentem white-light-prism (stejný vrcholový úhel, vyšší index). Vysvětli, proč nižší index vody produkuje menší odchylku při každém odpovídajícím úhlu dopadu.

5 · Rozšiř

1. Duha je v podstatě miliony drobných kulových „hranolů“ z vodních kapek lomících a vnitřně odrážejících sluneční světlo. Vysvětli, proč relativně skrovná disperze vody (ve srovnání se sklem) pořád produkuje viditelné, i když méně výrazné spektrum v duze.
2. Napříč tímto experimentem flint-prism (n≈1.66), white-light-prism/korunové sklo (n=1.5) a water-prism (n=1.33) tvoří jasný trend: hustší optická média dispergují a odchylují světlo víc. Vysvětli, proč tento trend následuje stejnou fyziku jako trend mezního úhlu v experimentu tir.

Fyzika za tímto experimentem

← Zpět na experiment

138 bezplatných tisknutelných pracovních listů z fyziky