Optika

Vesiprism (vikerkaar)

Vesi (n≈1.33) hajutab palju vähem kui klaas — leebe lainus, mis vikerkaare maalib.

Vesiprism (vikerkaar) — interaktiivne Optika simulatsioon. Vesi (n≈1.33) hajutab palju vähem kui klaas — leebe lainus, mis vikerkaare maalib. Tasuta veebilehitseja virtuaalne füüsikalabor elavate SI mõõtmiste ja juhendatud õpetusega.

Vee dispersioon

Vesi (n≈1.33) hajutab palju vähem kui klaas — leebe lainus, mis vikerkaare maalib.

Vee mõõdukas murdeenäitaja (≈1.33) ja madal dispersioon toodavad leebe spektri — looduslike vikerkaarte füüsika, kus tillukesed veepiisad toimivad prismadena. Vähem laialilaiumist kui klaasil, aga piisavalt värvide nähtavaks lahutamiseks.

• n ≈ 1.33
• Leebe vikerkaare lainus

Uurimise kokkuvõte

Planeeri küsimus enne labori avamist

Kokkuvõte peegeldab eelrenderdatud lehte: juhtküsimus, konkureerivad ennustused, muutujate rollid, juhtivad seadused, seadistus, analüüs ja laiendusärgitused jäävad nähtavale ja selles järjekorras.

Juhtküsimus

Vees on madalam murdumisnäitaja (n ≈ 1,33) kui klaasis. Kas veega täidetud prisma hälvetab valgust vähem kui võrdne klaasprisma?

Kaalutavad ennustused

• Jah — vee madalam näitaja tähendab vähem paindumist igal tahul, seega vähem koguhälvet kui sama tippnurgaga klaasprismal.
• Veeprisma hälvetab valgust rohkem kui klaas.
• Hälve on sama sõltumata keskkonna näitajast.

Muutujate rollid

Mida sina sead:

• Langenurk θ₁ (°)

Mida sa mõõdad:

• Koguhälve δ (°)

Kuidas uurimustöö käib

1. Ava veeprisma eelseadistus ja vajuta Lähtesta. Sellel veega täidetud prismal on tippnurk A = 60°, näitaja n = 1,33.
2. Lülita sisse koguhälbe näit.
3. Sea iga katse jaoks langenurk ja kirjuta üles koguhälve.

Juhtiv võrrand

Madalama näitajaga keskkonnad hälvetavad vähem — δ = θ₁ + θ₄ − A

Vee murdumisnäitaja (1.33) on madalam kui tavalisel klaasil (1,5–1,66), seega veeprisma paindutab valgust igal tahul vähem — väiksem koguhälve δ = θ₁ + θ₄ − A samal tippnurgal ja langenurgal.

Mida prinditav tööleht õpilastelt välja küsib

• Arvuta ühes katses θ₂ = asin(sin θ₁/n), θ₃ = A − θ₂, θ₄ = asin(n·sin θ₃), seejärel δ = θ₁ + θ₄ − A, kasutades n = 1.33. Võrdle tabeliga.
• Võrdle oma hälbe väärtusi valgusprisma eksperimendi omadega (sama tippnurk, kõrgem näitaja). Selgita, miks vee madalam näitaja annab igal vastaval langenurgal väiksema hälbe.

Kus see laborist kaugemale ilmneb

• Vikerkaar on sisuliselt miljonid tillukesed kerajad veepiisa „prismad“, murdmas ja peegeldamas sisemiselt päikesevalgust. Selgita, miks vee võrdlemisi tagasihoidlik dispersioon (klaasiga võrreldes) ikkagi tekitab nähtava, ehkki mõnevõrra vähem ereda spektri vikerkaares.
• Üle selle eksperimendi moodustavad flintprisma (n≈1,66), valgusprisma/kroonklaas (n=1,5) ja veeprisma (n=1,33) selge trendi: tihedamad optilised keskkonnad levitavad ja hälvetavad valgust rohkem. Selgita, miks see trend järgib sama füüsikat kui täieliku sisemise peegeldumise eksperimendi piirnurga trend.

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

1. Tere tulemais vesiprisma juurde
2. Vali prism
3. Vajuta Esita
4. Leebe lainus vees
5. Ava Omaduste paneel
6. Said hakkama!

Ava interaktiivne simulatsioon, et stseen ehitada, Esita vajutada ja uurida elavate mõõtmiste ning juhendatud õpetusega.

Ava interaktiivne labor →

Laadi tööleht alla →

Snelli murdumisseadus