Optik

Vandprisme (regnbue)

Vand (n≈1.33) dispergerer langt mindre end glas — den blide spredning, der tegner en regnbue.

Vandprisme (regnbue) — interaktiv Optik-simulation. Vand (n≈1.33) dispergerer langt mindre end glas — den blide spredning, der tegner en regnbue. Gratis virtuelt fysiklaboratorium i browseren med live SI-målinger og en guidet gennemgang.

Dispersion i vand

Vand (n≈1.33) dispergerer langt mindre end glas — den blide udbredelse, der maler en regnbue.

Vandets beskedne indeks (≈1.33) og lave dispersion giver et blidt spektrum — fysikken bag naturlige regnbuer, hvor bittesmå vanddråber virker som prismer. Mindre udbredelse end glas, men nok til synligt at adskille farver.

• n ≈ 1.33
• Blid regnbueudbredelse

Undersøgelsesoplæg

Planlæg spørgsmålet, før du åbner laboratoriet

Resuméet spejler den forhåndsrenderede side: drivende spørgsmål, konkurrerende forudsigelser, variablernes roller, styrende love, opsætning, analyse- og udvidelsesspørgsmål forbliver synlige og i denne rækkefølge.

Drivende spørgsmål

Vand har et lavere brydningsindeks (n ≈ 1.33) end glas. Afbøjer et vandfyldt prisme lyset mindre end et tilsvarende glasprisme?

Forudsigelser at afveje

• Ja — vandets lavere indeks betyder mindre brydning ved hver flade, altså mindre samlet afbøjning end et glasprisme med samme spidsvinkel.
• Et vandprisme afbøjer lyset mere end glas.
• Afbøjningen er den samme uanset mediets indeks.

Variablers roller

Det, du indstiller:

• Indfaldsvinkel θ₁ (°)

Det, du måler:

• Samlet afvigelse δ (°)

Sådan forløber undersøgelsen

1. Åbn forudstillingen water-prism, og tryk på Nulstil. Dette vandfyldte prisme har spidsvinklen A = 60°, indeks n = 1.33.
2. Slå aflæsningen af samlet afbøjning til.
3. Indstil indfaldsvinklen for hver måling, og registrér den samlede afbøjning.

Styrende ligning

Medier med lavere indeks afbøjer mindre — δ = θ₁ + θ₄ − A

Vandets brydningsindeks (1.33) er lavere end typisk glas (1.5–1.66), så et vandprisme bøjer lyset mindre kraftigt ved hver flade — mindre samlet afbøjning δ = θ₁ + θ₄ − A ved samme spidsvinkel og indfald.

Det, det printbare arbejdsark beder eleverne regne ud

• Beregn for én måling θ₂ = asin(sin θ₁/n), θ₃ = A − θ₂, θ₄ = asin(n·sin θ₃) og derefter δ = θ₁ + θ₄ − A, med n = 1.33. Sammenlign med tabellen.
• Sammenlign dine afbøjningsværdier med white-light-prism-eksperimentets (samme spidsvinkel, højere indeks). Forklar, hvorfor vandets lavere indeks giver mindre afbøjning ved enhver matchende indfaldsvinkel.

Hvor det viser sig uden for laboratoriet

• En regnbue er i bund og grund millioner af bittesmå kuglerunde vanddråbe-'prismer', der bryder og indre-reflekterer sollys. Forklar, hvorfor vandets relativt beskedne dispersion (sammenlignet med glas) stadig producerer et synligt, omend noget mindre klart, spektrum i en regnbue.
• På tværs af dette eksperiment danner flint-prism (n≈1.66), white-light-prism/kronglas (n=1.5) og water-prism (n=1.33) en klar tendens: Tættere optiske medier disperserer og afbøjer lyset mere. Forklar, hvorfor denne tendens følger den samme fysik som tir-eksperimentets grænsevinkeltendens.

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

1. Velkommen til Vandprisme
2. Vælg prismet
3. Tryk på Afspil
4. Blid udbredelse i vand
5. Åbn egenskabspanelet
6. Du klarede det!

Åbn den interaktive simulation for at bygge scenen, tryk på Afspil og udforsk med live-målinger og en guidet gennemgang.

Åbn interaktivt laboratorium →

Download labark →

Snells lov for brydning