Πρίσμα που κάμπτει το φως: Γωνία απόκλισης

1 · Πρόβλεψε

Φως που εισέρχεται σε γυάλινο πρίσμα κάμπτεται (διαθλάται) σε κάθε έδρα, εξερχόμενο εκτρεπόμενο από την αρχική του διεύθυνση. Η αλλαγή της γωνίας πρόσπτωσης στην πρώτη έδρα πάντα αλλάζει τη συνολική απόκλιση προς την ίδια κατεύθυνση;

• Η απόκλιση πάντα μεγαλώνει καθώς η γωνία πρόσπτωσης μεγαλώνει.
• Όχι — η απόκλιση στην πραγματικότητα έχει ελάχιστο σε κάποια συγκεκριμένη γωνία πρόσπτωσης, όχι απλή αυξανόμενη ή μειούμενη τάση.
• Η απόκλιση πάντα μειώνεται καθώς η γωνία πρόσπτωσης μεγαλώνει.

2 · Διάταξη

1. Άνοιξε την προεπιλογή white-light-prism και πάτησε Επαναφορά. Αυτό το πρίσμα crown-glass έχει γωνία κορυφής A = 60°, δείκτη n = 1.5.
2. Ενεργοποίησε την ένδειξη συνολικής απόκλισης.
3. Ρύθμισε τη γωνία πρόσπτωσης στην πρώτη έδρα 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. Βυθίζεται το δ σε ελάχιστο κάπου στη μέση;

4 · Ανάλυση

1. Για μία δοκιμή, υπολόγισε θ₂ = asin(sin θ₁/n) (Snell στην πρώτη έδρα), θ₃ = A − θ₂ (γεωμετρία πρίσματος), θ₄ = asin(n·sin θ₃) (Snell στη δεύτερη έδρα), μετά δ = θ₁ + θ₄ − A. Σύγκρινε με τον πίνακα.
2. Εξήγησε γιατί η απόκλιση δεν είναι απλή μονότονη συνάρτηση της γωνίας πρόσπτωσης — η γεωμετρία πρίσματος (κάμψη σε ΔΥΟ έδρες) δημιουργεί γνήσιο ελάχιστο στη γωνία συμμετρικής διέλευσης, που εξερευνάται ευθέως στο πείραμα min-deviation.

5 · Επέκταση

1. Το λευκό φως περιέχει πολλά μήκη κύματος, καθένα με ελαφρώς διαφορετικό δείκτη διάθλασης (διασπορά) — ώστε κάθε χρώμα αποκλίνει κατά ελαφρώς διαφορετικό ποσό, απλώνοντας το λευκό φως σε ορατό φάσμα. Αυτό το πείραμα χρησιμοποιεί ενιαίο αντιπροσωπευτικό δείκτη· πραγματικό λευκό φως απλώνεται σε ουράνιο τόξο.
2. — πιο σύνθετη γεωμετρία από αυτό το πρίσμα με επίπεδες έδρες, αλλά διεπόμενη από την ακριβώς ίδια αρχή της εξαρτώμενης-από-μήκος-κύματος διάθλασης (διασπορά).

Η Φυσική Πίσω από Αυτό το Πείραμα

← Πίσω στο πείραμα

138 δωρεάν εκτυπώσιμα φύλλα εργασίας φυσικής