Optik
Wasser-Prisma (Regenbogen)
Wasser (n≈1,33) dispersiert viel weniger als Glas — die sanfte Streuung eines Regenbogens.
Wasser-Prisma (Regenbogen) — interaktive Optik-Simulation. Wasser (n≈1,33) dispersiert viel weniger als Glas — die sanfte Streuung eines Regenbogens. Kostenloses browserbasiertes virtuelles Physiklabor mit Live-SI-Messwerten und geführtem Tutorial.
Dispersion in Wasser
Wasser (n≈1.33) dispergiert weit weniger als Glas — die sanfte Aufspreizung, die einen Regenbogen malt.
Der bescheidene Brechungsindex des Wassers (≈1.33) und seine geringe Dispersion erzeugen ein sanftes Spektrum — die Physik hinter natürlichen Regenbögen, bei denen winzige Wassertröpfchen als Prismen wirken. Weniger Aufspreizung als Glas, aber genug, um Farben sichtbar zu trennen.
- n ≈ 1.33
- Sanfte Regenbogen-Aufspreizung
Untersuchungsbericht
Planen Sie die Frage, bevor Sie das Labor öffnen
Das Briefing entspricht der vorgerenderten Seite: Leitfrage, konkurrierende Vorhersagen, Variablenrollen, maßgebliche Gesetze, Aufbau sowie Analyse- und Erweiterungsaufgaben bleiben sichtbar und in dieser Reihenfolge.
Fahrfrage
Wasser hat einen niedrigeren Brechungsindex (n ≈ 1.33) als Glas. Lenkt ein mit Wasser gefülltes Prisma das Licht weniger ab als ein entsprechendes Glasprisma?
Vorhersagen zum Abwägen
- Ja – der niedrigere Index des Wassers bedeutet eine geringere Biegung an jeder Seite und somit eine geringere Gesamtabweichung als ein Glasprisma mit dem gleichen Spitzenwinkel.
- Ein Wasserprisma lenkt das Licht stärker ab als Glas.
- Die Abweichung ist unabhängig vom Index des Mediums gleich.
Variable Rollen
Was Sie eingestellt haben:
- Einfallswinkel θ₁ (°)
Was Sie messen:
- Gesamtabweichung δ (°)
Wie die Untersuchung abläuft
- Öffnen Sie die Wasserprisma-Preset und drücken Sie „Zurücksetzen“. Dieses wassergefüllte Prisma hat einen Spitzenwinkel A = 60°, einen Index n = 1.33.
- Aktivieren Sie die Anzeige der Gesamtabweichung.
- Stellen Sie den Einfallswinkel für jeden Versuch ein und notieren Sie die Gesamtabweichung.
Maßgebende Gleichung
Medien mit niedrigerem Index weisen eine geringere Abweichung auf — δ = θ₁ + θ₄ − A
Der Brechungsindex von Wasser (1.33) ist niedriger als bei typischem Glas (1.5–1.66), sodass ein Wasserprisma das Licht an jeder Fläche weniger stark beugt – kleinere Gesamtabweichung δ = θ₁ + θ₄ − A bei gleichem Spitzenwinkel und Einfall.
Was die Schüler auf dem druckbaren Arbeitsblatt erarbeiten müssen
- Berechnen Sie für einen Versuch θ₂ = asin(sin θ₁/n), θ₃ = A − θ₂, θ₄ = asin(n·sin θ₃), dann δ = θ₁ + θ₄ − A unter Verwendung von n = 1.33. Vergleichen Sie mit der Tabelle.
- Vergleichen Sie Ihre Abweichungswerte mit denen des Weißlicht-Prismen-Experiments (gleicher Spitzenwinkel, höherer Index). Erklären Sie, warum der niedrigere Index des Wassers bei jedem passenden Einfallswinkel zu einer geringeren Abweichung führt.
Wo dies außerhalb des Labors sichtbar wird
- Ein Regenbogen besteht im Wesentlichen aus Millionen winziger kugelförmiger Wassertröpfchenprismen, die das Sonnenlicht brechen und intern reflektieren. Erklären Sie, warum die relativ geringe Dispersion von Wasser (im Vergleich zu Glas) immer noch ein sichtbares, wenn auch etwas weniger lebendiges Spektrum in einem Regenbogen erzeugt.
- In diesem Experiment bilden Flintprisma (n≈1.66), Weißlichtprisma/Kronglas (n=1.5) und Wasserprisma (n=1.33) einen klaren Trend: Dichtere optische Medien streuen und lenken das Licht stärker ab. Erklären Sie, warum dieser Trend der gleichen Physik folgt wie der kritische Winkeltrend des TIR-Experiments.
- AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
- General High School Physics — Light & optics
- NGSS High School Physics — Wave properties
- Willkommen beim Wasser-Prisma
- Prisma auswählen
- Abspielen drücken
- Sanfte Zerlegung in Wasser
- Inspektor öffnen
- Geschafft!
Öffnen Sie die interaktive Simulation, um die Szene aufzubauen, drücken Sie auf Play und erkunden Sie sie mit Live-Messungen und einem geführten Tutorial.