Πρίσμα νερού: Ηπιότερη διασπορά από το γυαλί

1 · Πρόβλεψε

Το νερό έχει χαμηλότερο δείκτη διάθλασης (n ≈ 1.33) από το γυαλί. Εκτρέπει πρίσμα γεμάτο νερό το φως λιγότερο από ισοδύναμο γυάλινο πρίσμα;

• Ναι — ο χαμηλότερος δείκτης νερού σημαίνει λιγότερη κάμψη σε κάθε έδρα, ώστε λιγότερη συνολική απόκλιση από γυάλινο πρίσμα της ίδιας γωνίας κορυφής.
• Πρίσμα νερού εκτρέπει το φως περισσότερο από το γυαλί.
• Η απόκλιση είναι ίδια ανεξαρτήτως δείκτη μέσου.

2 · Διάταξη

1. Άνοιξε την προεπιλογή water-prism και πάτησε Επαναφορά. Αυτό το πρίσμα γεμάτο νερό έχει γωνία κορυφής A = 60°, δείκτη n = 1.33.
2. Ενεργοποίησε την ένδειξη συνολικής απόκλισης.
3. Ρύθμισε τη γωνία πρόσπτωσης για κάθε δοκιμή και κατέγραψε τη συνολική απόκλιση.

3 · Συλλογή Δεδομένων

Χαράξε την απόκλιση δ (άξονας y) έναντι της γωνίας πρόσπτωσης θ₁ (άξονας x) για τις τρεις δοκιμές σου. Σύγκρινε την κλίμακα με του πειράματος white-light-prism (crown glass).

4 · Ανάλυση

1. Για μία δοκιμή, υπολόγισε θ₂ = asin(sin θ₁/n), θ₃ = A − θ₂, θ₄ = asin(n·sin θ₃), μετά δ = θ₁ + θ₄ − A, χρησιμοποιώντας n = 1.33. Σύγκρινε με τον πίνακα.
2. Σύγκρινε τις τιμές απόκλισης σου με του πειράματος white-light-prism (ίδια γωνία κορυφής, υψηλότερος δείκτης). Εξήγησε γιατί ο χαμηλότερος δείκτης νερού παράγει μικρότερη απόκλιση σε κάθε ταιριάζουσα γωνία πρόσπτωσης.

5 · Επέκταση

1. Ένα ουράνιο τόξο είναι ουσιαστικά εκατομμύρια μικροσκοπικά σφαιρικά «πρίσματα» σταγονιδίων νερού που διαθλούν και ανακλούν εσωτερικά το ηλιακό φως. Εξήγησε γιατί η σχετικά μέτρια διασπορά νερού (σε σύγκριση με γυαλί) εξακολουθεί να παράγει ορατό, αν και κάπως λιγότερο ζωηρό, φάσμα σε ουράνιο τόξο.
2. Σε όλο αυτό το πείραμα, flint-prism (n≈1.66), white-light-prism/γυαλί crown (n=1.5), και water-prism (n=1.33) σχηματίζουν καθαρή τάση: πυκνότερα οπτικά μέσα διασπείρουν και εκτρέπουν το φως περισσότερο. Εξήγησε γιατί αυτή η τάση ακολουθεί την ίδια φυσική με την τάση οριακής γωνίας του πειράματος tir.

Η Φυσική Πίσω από Αυτό το Πείραμα

← Πίσω στο πείραμα

138 δωρεάν εκτυπώσιμα φύλλα εργασίας φυσικής