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. Ένα ουράνιο τόξο σχηματίζεται από ηλιακό φως που διαθλάται και ανακλάται εσωτερικά μέσα σε σφαιρικές σταγόνες βροχής — πιο σύνθετη γεωμετρία από αυτό το επίπεδου-εδρας πρίσμα, αλλά κινούμενο από την ακριβώς ίδια αρχή διάθλασης εξαρτώμενη από το μήκος κύματος (διασπορά).

Η Φυσική Πίσω από Αυτό το Πείραμα

← Πίσω στο πείραμα

138 δωρεάν εκτυπώσιμα φύλλα εργασίας φυσικής