Flintglas: Ein Prisma mit höherem Index
1 · Vorhersagen
Dichtes Flintglas hat einen höheren Brechungsindex (n ≈ 1.66) als gewöhnliches Kronglas (n ≈ 1.5). Lenkt ein Prisma mit höherem Index das Licht bei gleichem Einfallswinkel und gleichem Scheitelpunkt mehr oder weniger ab als ein Prisma mit niedrigerem Index?
- Weniger Abweichung für einen höheren Index.
- Mehr – ein höherer Index beugt das Licht an jeder Seite stärker, was zu einer größeren Gesamtabweichung führt.
- Die Abweichung wird vom Index nicht beeinflusst.
2 · Aufbauen
- Öffnen Sie die Flint-Prisma-Preset und drücken Sie Zurücksetzen. Dieses Flintglasprisma hat einen Spitzenwinkel A = 60°, einen Index n = 1.66.
- Aktivieren Sie die Anzeige der Gesamtabweichung.
- Stellen Sie den Einfallswinkel für jeden Versuch ein und notieren Sie die Gesamtabweichung.
3 · Daten sammeln
| Einfallswinkel θ₁ (°) | Gesamtabweichung δ (°) |
|---|---|
| 42.00 | |
| 52.00 | |
| 62.00 |
Zeichnen Sie die Abweichung δ (y-Achse) gegen den Einfallswinkel θ₁ (x-Achse) für Ihre drei Versuche auf. Vergleichen Sie die Gesamtskala mit den Kronglaswerten des Weißlicht-Prismen-Experiments.
4 · Auswerten
- 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 = 1.66. Vergleichen Sie mit der Tabelle.
- Vergleichen Sie hier Ihre Abweichungswerte mit denen des Weißlicht-Prisma-Experiments (gleicher Spitzenwinkel, niedrigerer Index). Erklären Sie, warum der höhere Index von Flintglas bei gleichen Einfallswinkeln eine durchweg größere Abweichung erzeugt.
5 · Vertiefen
- Kameraobjektivdesigner kombinieren Kronglas- und Flintglas-Elemente (ein „achromatisches Dublett“), um chromatische Aberration auszugleichen – da die beiden Glasarten die Farbe unterschiedlich verteilen. Erklären Sie, warum die alleinige Verwendung nur einer Glasart, egal wie präzise sie geformt ist, Farbsäume nicht beseitigen kann.
- Flintglas verbreitet bei gleichem Spitzenwinkel eine größere Farbpalette als Kronglas (mehr Streuung, nicht nur mehr Abweichung). Erklären Sie, warum Gläser mit höherem Brechungsindex wie Flint dazu neigen, das Licht stärker über das sichtbare Spektrum zu streuen.
Die Physik hinter diesem Experiment
Abweichungsskalen mit Index
Bei jedem festen Einfallswinkel und Scheitelwinkel erzeugt ein Prisma mit höherem Index eine größere Abweichung – beide Snelliusschen Brechungen (Eintritt und Austritt) beugen den Strahl für größere n stärker.