Un prisma de agua: dispersión más suave que el vidrio
1 · Predecir
El agua tiene un índice de refracción más bajo (n ≈ 1.33) que el vidrio. ¿Un prisma lleno de agua desvía la luz menos que un prisma de vidrio equivalente?
- Sí, el índice más bajo del agua significa menos flexión en cada cara, por lo tanto, menos desviación total que un prisma de vidrio con el mismo ángulo de vértice.
- Un prisma de agua desvía la luz más que el vidrio.
- La desviación es la misma independientemente del índice del medio.
2 · Configurar
- Abra el preajuste de prisma de agua y presione Restablecer. Este prisma lleno de agua tiene un ángulo de vértice A = 60°, índice n = 1.33.
- Habilite la lectura de desviación total.
- Establezca el ángulo de incidencia para cada prueba y registre la desviación total.
3 · Recopilar Datos
| Ángulo de incidencia θ₁ (°) | Desviación total δ (°) |
|---|---|
| 35.00 | |
| 45.00 | |
| 55.00 |
Trace la desviación δ (eje y) contra el ángulo de incidencia θ₁ (eje x) para sus tres ensayos. Compare la escala con la del experimento del prisma de luz blanca (vidrio de corona).
4 · Analizar
- Para una prueba, calcule θ₂ = asin(sin θ₁/n), θ₃ = A − θ₂, θ₄ = asin(n·sin θ₃), luego δ = θ₁ + θ₄ − A, usando n = 1.33. Compare con la tabla.
- Compare sus valores de desviación con los del experimento del prisma de luz blanca (mismo ángulo de vértice, índice más alto). Explique por qué el índice más bajo del agua produce una desviación menor en cada ángulo de incidencia coincidente.
5 · Ampliar
- Un arco iris es esencialmente millones de pequeños 'prismas' esféricos de gotas de agua que refractan y reflejan internamente la luz solar. Explique por qué la dispersión relativamente modesta del agua (en comparación con el vidrio) todavía produce un espectro visible, aunque algo menos vívido, en un arco iris.
- En este experimento, el prisma de pedernal (n≈1.66), el prisma de luz blanca/vidrio de corona (n=1.5) y el prisma de agua (n=1.33) forman una tendencia clara: los medios ópticos más densos dispersan y desvían más la luz. Explique por qué esta tendencia sigue la misma física que la tendencia del ángulo crítico del experimento tir.
La física detrás de este experimento
Los medios de menor índice se desvían menos
El índice de refracción del agua (1.33) es más bajo que el del vidrio típico (1.5–1.66), por lo que un prisma de agua curva la luz con menos fuerza en cada cara: desviación total más pequeña δ = θ₁ + θ₄ − A para el mismo ángulo de vértice e incidencia.