Et prisme bøjer lyset: Afbøjningsvinklen

1 · Forudsig

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?

• 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.

2 · Opsætning

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.

3 · Saml data

Tegn afbøjning δ (y-aksen) som funktion af indfaldsvinkel θ₁ (x-aksen) for dine tre målinger. Dykker δ til et minimum et sted i midten?

4 · Analysér

1. 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.
2. 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.

5 · Udvid

1. 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.
2. 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).

Fysikken bag dette eksperiment

← Tilbage til eksperimentet

138 gratis printbare fysik-labark