Hranol láme světlo: úhel odchylky

1 · Predikuj

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?

• 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.

2 · Sestavení

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.

3 · Sbírej data

Vynes odchylku δ (osa y) proti úhlu dopadu θ₁ (osa x) pro své tři pokusy. Propadá se δ k minimu někde uprostřed?

4 · Analyzuj

1. 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.
2. 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.

5 · Rozšiř

1. 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.
2. 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).

Fyzika za tímto experimentem

← Zpět na experiment

138 bezplatných tisknutelných pracovních listů z fyziky