Οπτική

Πρίσμα flint (περισσότερη διασπορά)

Πυκνό γυαλί flint (n≈1.66) θραύει περισσότερο και απλώνει τα χρώματα πλατύτερα από το γυαλί crown.

Πρίσμα flint (περισσότερη διασπορά) — διαδραστική προσομοίωση Οπτική. Πυκνό γυαλί flint (n≈1.66) θραύει περισσότερο και απλώνει τα χρώματα πλατύτερα από το γυαλί crown. Δωρεάν εικονικό εργαστήριο φυσικής στον φυλλομετρητή με ζωντανές μετρήσεις σε μονάδες SI και καθοδηγούμενο μάθημα.

Διασπορά γυαλιού flint

Πυκνό γυαλί flint (n≈1.66) διαθλά περισσότερο και απλώνει τα χρώματα ευρύτερα από το γυαλί crown.

Το γυαλί flint έχει υψηλότερο n και ισχυρότερη διασπορά από το γυαλί crown, απλώνοντας τα χρώματα περισσότερο σε συμπαγές πρίσμα — ανταλλαγή μεταξύ μεγέθους και φασματικού διαχωρισμού. Αυτή η προεπιλογή συγκρίνει το πυκνό flint (n ≈ 1.66) για να εικονογραφήσει γιατί οι σχεδιαστές οργάνων διαλέγουν τύπους γυαλιού σκόπιμα.

• Υψηλότερο n → μεγαλύτερη απλούστωση
• Πυκνό γυαλί flint

Σύνοψη έρευνας

Σχεδίασε την ερώτηση πριν ανοίξεις το εργαστήριο

Η σύνοψη κατοπτρίζει την προαποτυπωμένη σελίδα: η βασική ερώτηση, οι αντικρουόμενες προβλέψεις, οι ρόλοι των μεταβλητών, οι κύριοι νόμοι, η διάταξη, η ανάλυση και οι προεκτάσεις παραμένουν ορατά και με αυτή τη σειρά.

Βασική ερώτηση

Το πυκνό γυαλί flint έχει υψηλότερο δείκτη διάθλασης (n ≈ 1.66) από συνηθισμένο γυαλί crown (n ≈ 1.5). Εκτρέπει πρίσμα υψηλότερου δείκτη το φως περισσότερο ή λιγότερο από χαμηλότερου δείκτη, στην ίδια γωνία πρόσπτωσης και κορυφή;

Προβλέψεις προς σταθμίσει

• Λιγότερη απόκλιση για υψηλότερο δείκτη.
• Περισσότερο — υψηλότερος δείκτης κάμπτει το φως ισχυρότερα σε κάθε έδρα, παράγοντας μεγαλύτερη συνολική απόκλιση.
• Η απόκλιση δεν επηρεάζεται από τον δείκτη.

Ρόλοι μεταβλητών

Τι ρυθμίζεις:

• Γωνία πρόσπτωσης θ₁ (°)

Τι μετράς:

• Συνολική απόκλιση δ (°)

Πώς εκτελείται η έρευνα

1. Άνοιξε την προεπιλογή flint-prism και πάτησε Επαναφορά. Αυτό το πρίσμα flint-glass έχει γωνία κορυφής A = 60°, δείκτη n = 1.66.
2. Ενεργοποίησε την ένδειξη συνολικής απόκλισης.
3. Ρύθμισε τη γωνία πρόσπτωσης για κάθε δοκιμή και κατέγραψε τη συνολική απόκλιση.

Κυρίαρχη εξίσωση

Η απόκλιση κλιμακώνεται με τον δείκτη — δ = θ₁ + θ₄ − A

Σε οποιαδήποτε σταθερή γωνία πρόσπτωσης και γωνία κορυφής, πρίσμα υψηλότερου δείκτη παράγει μεγαλύτερη απόκλιση — και οι δύο διαθλάσεις νόμου Snell (είσοδος και έξοδος) κάμπτουν την ακτίνα ισχυρότερα για μεγαλύτερο n.

Τι ζητά να επεξεργαστούν οι μαθητές το εκτυπώσιμο φύλλο εργασίας

• Για μία δοκιμή, υπολόγισε θ₂ = asin(sin θ₁/n), θ₃ = A − θ₂, θ₄ = asin(n·sin θ₃), μετά δ = θ₁ + θ₄ − A, χρησιμοποιώντας n = 1.66. Σύγκρινε με τον πίνακα.
• Σύγκρινε τις τιμές απόκλισης σου εδώ με του πειράματος white-light-prism (ίδια γωνία κορυφής, χαμηλότερος δείκτης). Εξήγησε γιατί ο υψηλότερος δείκτης γυαλιού flint παράγει συνεχώς μεγαλύτερη απόκλιση στις ίδιες γωνίες πρόσπτωσης.

Πού εμφανίζεται αυτό πέρα από το εργαστήριο

• Οι σχεδιαστές φακών κάμερας συνδυάζουν στοιχεία crown-glass και flint-glass (ένα «αχρωματικό διπλέτ») για να αναιρέσουν τη χρωματική εκτροπή — αφού οι δύο τύποι γυαλιού διασπείρουν το χρώμα διαφορετικά. Εξήγησε γιατί η χρήση μόνο ενός τύπου γυαλιού, όσο ακριβώς κι αν είναι σχηματισμένο, δεν μπορεί να εξαλείψει από μόνη της το χρωματικό περίγραμμα.
• Το γυαλί flint απλώνει ευρύτερο εύρος χρωμάτων από το crown για την ίδια γωνία κορυφής (περισσότερη διασπορά, όχι απλώς περισσότερη απόκλιση). Εξήγησε γιατί γυαλιά υψηλότερου δείκτη όπως το flint τείνουν να διασπείρουν το φως ισχυρότερα σε όλο το ορατό φάσμα.

• AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
• General High School Physics — Light & optics
• NGSS High School Physics — Wave properties

1. Καλώς όρισες στο Πρίσμα flint
2. Επίλεξε το πρίσμα
3. Πάτησε Αναπαραγωγή
4. Ισχυρή διασπορά
5. Άνοιξε το πάνελ Ιδιότητες
6. Το κατάφερες!

Άνοιξε τη διαδραστική προσομοίωση για να χτίσεις τη σκηνή, πάτησε Αναπαραγωγή και εξερεύνησε με ζωντανές μετρήσεις και καθοδηγούμενο μάθημα.

Άνοιγμα Διαδραστικού Εργαστηρίου →

Λήψη φύλλου εργασίας →

Νόμος Snell διάθλασης