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 lenkt das Licht an jeder Fläche stärker ab, was zu einer größeren Gesamtabweichung führt.
• Die Abweichung wird vom Index nicht beeinflusst.

2 · Aufbauen

1. Öffnen Sie die Flint-Prisma-Preset und drücken Sie Zurücksetzen. Dieses Flintglasprisma hat einen Spitzenwinkel A = 60°, einen Index n = 1.66.
2. Aktivieren Sie die Anzeige der Gesamtabweichung.
3. Stellen Sie den Einfallswinkel für jeden Versuch ein und notieren Sie die Gesamtabweichung.

3 · Daten sammeln

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

1. 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.
2. 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

1. 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.
2. Flintglas verteilt bei gleichem Spitzenwinkel ein breiteres Farbspektrum als Kronglas (mehr Dispersion, nicht nur mehr Ablenkung). Erklären Sie, warum Gläser mit höherem Brechungsindex wie Flint dazu neigen, das Licht stärker über das sichtbare Spektrum zu verteilen.

Die Physik hinter diesem Experiment

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