Optik

prisme med hvidt lys

Et prisme bryder blåt mere end rødt, så hvidt lys breder sig ud i et spektrum (δ = θ₁ + θ₄ − A).

prisme med hvidt lys — interaktiv Optik-simulation. Et prisme bryder blåt mere end rødt, så hvidt lys breder sig ud i et spektrum (δ = θ₁ + θ₄ − A). Gratis virtuelt fysiklaboratorium i browseren med live SI-målinger og en guidet gennemgang.

Dispersion

Et prisme bryder blåt mere end rødt, så hvidt lys breder sig ud i et spektrum (δ = θ₁ + θ₄ − A).

Snells lov bruger et bølgelængdeafhængigt indeks n(λ), så hver farve brydes med en lidt anden vinkel. Prismets spids adskiller hvidt lys i et spektrum, hvor violet bøjes mest. Den vinkulære dispersion δ afhænger af prismets vinkel og materialets Abbe-tal.

• n varierer med λ
• Blåt bøjes mest

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

Lys, der træder ind i et glasprisme, brydes ved hver flade og kommer ud i en retning, der afviger fra den oprindelige. Ændrer en ændring af indfaldsvinklen ved den første flade altid den samlede afbøjning i samme retning?

Forudsigelser at afveje

• Afbøjningen stiger altid, når indfaldsvinklen stiger.
• Nej — afbøjningen har faktisk et minimum ved en bestemt indfaldsvinkel, ikke en simpel stigende eller faldende tendens.
• Afbøjningen falder altid, når indfaldsvinklen stiger.

Variablers roller

Det, du indstiller:

• Indfaldsvinkel θ₁ (°)

Det, du måler:

• Samlet afvigelse δ (°)

Sådan forløber undersøgelsen

1. Åbn forudstillingen white-light-prism, og tryk på Nulstil. Dette kronglasprisme har spidsvinklen A = 60°, indeks n = 1.5.
2. Slå aflæsningen af samlet afbøjning til.
3. Indstil indfaldsvinklen ved den første flade for hver måling, og registrér den samlede afbøjning.

Styrende ligning

Prismeafvigelse — δ = θ₁ + θ₄ − A

En stråle, der passerer gennem et prisme, brydes ved begge flader. Den samlede afbøjning kombinerer begge bøjninger og prismets egen spidsvinkel: δ = θ₁ + θ₄ − A, hvor θ₂ og θ₄ kommer fra Snells lov ved hver flade.

Det, det printbare arbejdsark beder eleverne regne ud

• Beregn for én måling θ₂ = asin(sin θ₁/n) (Snells lov ved den første flade), θ₃ = A − θ₂ (prismegeometri), θ₄ = asin(n·sin θ₃) (Snells lov ved den anden flade) og derefter δ = θ₁ + θ₄ − A. Sammenlign med tabellen.
• Forklar, hvorfor afbøjningen ikke er en simpel monoton funktion af indfaldsvinklen — prismets geometri (bøjning ved TO flader) skaber et ægte minimum ved vinklen for symmetrisk gennemgang, som undersøges direkte i min-deviation-eksperimentet.

Hvor det viser sig uden for laboratoriet

• Hvidt lys indeholder mange bølgelængder, hver med et lidt forskelligt brydningsindeks (dispersion) — så hver farve afbøjes en smule forskelligt, og hvidt lys slås ud til et synligt spektrum. Dette eksperiment bruger et enkelt repræsentativt indeks; rigtigt hvidt lys spreder sig til en regnbue.
• En regnbue opstår, når sollys brydes og reflekteres indvendigt i runde regndråber — en mere kompleks geometri end dette prisme med flade sider, men drevet af præcis det samme princip med bølgelængdeafhængig brydning (dispersion).

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

1. Velkommen til Hvidt lys i prisme
2. Vælg prismet
3. Tryk på Afspil
4. Hvidt lys spredes
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