Et vandprisme: Blidere dispersion end glas

1 · Forudsig

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

• 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.

2 · Opsætning

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.

3 · Saml data

Tegn afbøjning δ (y-aksen) som funktion af indfaldsvinkel θ₁ (x-aksen) for dine tre målinger. Sammenlign skalaen med white-light-prism-eksperimentet (kronglas).

4 · Analysér

1. 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.
2. Sammenlign dine afbøjningsværdier med white-light-prism-eksperimentets (samme spidsvinkel, højere indeks). Forklar, hvorfor vandets lavere indeks giver mindre afbøjning ved enhver matchende indfaldsvinkel.

5 · Udvid

1. 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.
2. 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.

Fysikken bag dette eksperiment

← Tilbage til eksperimentet

138 gratis printbare fysik-labark