Optika

Valgusprisma

Prism murrab sinist rohkem kui punast, seega valge valgus lehvib spektriks laiali (δ = θ₁ + θ₄ − A).

Valgusprisma — interaktiivne Optika simulatsioon. Prism murrab sinist rohkem kui punast, seega valge valgus lehvib spektriks laiali (δ = θ₁ + θ₄ − A). Tasuta veebilehitseja virtuaalne füüsikalabor elavate SI mõõtmiste ja juhendatud õpetusega.

Dispersioon

Prism murrab sinist rohkem kui punast, seega valge valgus lehvib spektriks (δ = θ₁ + θ₄ − A).

Snelli seadus kasutab lainepikkusest sõltuvat murdeenäitajat n(λ), seega murdub iga värv veidi erineva nurga all. Prisma tipp lahutab valge valguse spektriks, viiolet kõige rohkem paindega. Nurgadispersioon δ sõltub prisma nurgast ja materjali Abbe arvust.

• n muutub λ-ga
• Sinine paindub rohkem

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

Klaasprismasse sisenev valgus paindub (murdub) igal tahul, väljudes hälbununa oma algsest suunast. Kas langenurga muutmine esimesel tahul muudab koguhälvet alati samas suunas?

Kaalutavad ennustused

• Hälve kasvab alati, kui langenurk kasvab.
• Ei — hälvel on tegelikult miinimum mingil kindlal langenurgal, mitte lihtsalt kasvav või kahanev trend.
• Hälve kahaneb alati, kui langenurk kasvab.

Muutujate rollid

Mida sina sead:

• Langenurk θ₁ (°)

Mida sa mõõdad:

• Koguhälve δ (°)

Kuidas uurimustöö käib

1. Ava valgusprisma eelseadistus ja vajuta Lähtesta. Sellel kroonklaasprismal on tippnurk A = 60°, näitaja n = 1,5.
2. Lülita sisse koguhälbe näit.
3. Sea iga katse jaoks langenurk esimesel tahul ja kirjuta üles koguhälve.

Juhtiv võrrand

Prisma hälve — δ = θ₁ + θ₄ − A

Prismast läbiv kiir murdub mõlemal tahul. Koguhälve kombineerib mõlemad painded ja prisma enda tippnurga: δ = θ₁ + θ₄ − A, kus θ₂ ja θ₄ tulevad Snelli seadusest igal tahul.

Mida prinditav tööleht õpilastelt välja küsib

• Arvuta ühes katses θ₂ = asin(sin θ₁/n) (Snell esimesel tahul), θ₃ = A − θ₂ (prisma geomeetria), θ₄ = asin(n·sin θ₃) (Snell teisel tahul), seejärel δ = θ₁ + θ₄ − A. Võrdle tabeliga.
• Selgita, miks hälve ei ole langenurga lihtne monotoonne funktsioon — prisma geomeetria (paindumine KAHEL tahul) loob algse miinimumi sümmeetrise läbimise nurgal, mida uuritakse otseselt minimaalse hälbe eksperimendis.

Kus see laborist kaugemale ilmneb

• Valge valgus sisaldab palju lainepikkusi, igal neist veidi erinev murdumisnäitaja (dispersioon) — seega iga värv hälbeb veidi erineva võrra, levides valge valguse nähtavaks spektriks. See eksperiment kasutab üht esinduslikku näitajat; päris valge valgus levib vikerkaariks.
• Vikerkaar tekib päikesevalgusest, mis murdub ja peegeldub sisemiselt kerajate vihmapiiskade sees — keerukam geomeetria kui selle lamedate tahudega prisma, aga juhituna täpselt sama lainepikkusest sõltuva murdumise (dispersiooni) põhimõttest.

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

1. Tere tulemais valge valguse prisma juurde
2. Vali prism
3. Vajuta Esita
4. Valge valgus laieneb
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