اپتیک
منشور نور سفید
منشور آبی را بیش از قرمز میشکند، پس نور سفید به طیفی باز میشود (δ = θ₁ + θ₄ − A).
منشور نور سفید — شبیهسازی تعاملی اپتیک. منشور آبی را بیش از قرمز میشکند، پس نور سفید به طیفی باز میشود (δ = θ₁ + θ₄ − A). آزمایشگاه مجازی فیزیکِ رایگانِ مرورگری با اندازهگیریهای زندهٔ SI و آموزش هدایتشده.
پاشندگی
منشور آبی را بیش از قرمز میشکند، پس نور سفید به طیفی باز میشود (δ = θ₁ + θ₄ − A).
قانون اسنل از ضریب شکست وابسته به طول موج n(λ) استفاده میکند، پس هر رنگ با زاویهای کمی متفاوت میشکند. رأس منشور نور سفید را به طیفی جدا میکند که بنفش بیشترین خمش را دارد. پاشندگی زاویهای δ به زاویهٔ منشور و عدد آبهٔ ماده بستگی دارد.
- n با λ تغییر میکند
- آبی بیشتر میشکند
خلاصهٔ پژوهش
پرسش را پیش از بازکردن آزمایشگاه برنامهریزی کنید
این خلاصه همان صفحهٔ از پیش رندرشده است: پرسش محوری، پیشبینیهای رقیب، نقش متغیرها، قوانین حاکم، برپاسازی، تحلیل و پرسشهای گسترش — به همین ترتیب و همیشه در دید میمانند.
پرسش محوری
نورِ وارد منشور شیشهای در هر وجه میشکند و منحرفشده بیرون میآید. آیا تغییر زاویهٔ تابش در وجه اول همیشه انحراف کل را در همان جهت تغییر میدهد؟
پیشبینیهایی که باید سنجیده شوند
- انحراف همیشه با زیادشدن زاویهٔ تابش زیاد میشود.
- نه — انحراف در واقع در زاویهٔ تابش مشخصی کمینه دارد، نه روند سادهٔ افزایشی یا کاهشی.
- انحراف همیشه با زیادشدن زاویهٔ تابش کم میشود.
نقش متغیرها
آنچه شما تنظیم میکنید:
- زاویهٔ تابش θ₁ (°)
آنچه اندازه میگیرید:
- انحراف کل δ (°)
پژوهش چگونه اجرا میشود
- پیشتنظیمی white-light-prism را باز کنید و Reset را بفشارید. این منشور شیشهٔ تاج دارای زاویهٔ رأس A = 60° و ضریب n = 1.5 است.
- قرائت انحراف کل را فعال کنید.
- زاویهٔ تابش در وجه اول را برای هر آزمایش تنظیم کنید و انحراف کل را ثبت کنید.
معادلهٔ حاکم
انحراف منشور — δ = θ₁ + θ₄ − A
پرویی که از منشور میگذرد در هر دو وجه شکست مییابد. انحراف کل هر دو خمیدگی و زاویهٔ رأس خود منشور را ترکیب میکند: δ = θ₁ + θ₄ − A که در آن θ₂ و θ₄ از قانون اسنل در هر وجه به دست میآیند.
برگهٔ کار چاپی از دانشآموزان چه میخواهد به دست آورند
- برای یک آزمایش، θ₂ = asin(sin θ₁/n) را حساب کنید (اسنل روی وجه اول)، سپس θ₃ = A − θ₂ (هندسهٔ منشور)، سپس θ₄ = asin(n·sin θ₃) (اسنل روی وجه دوم)، سپس δ = θ₁ + θ₄ − A. با جدول مقایسه کنید.
- توضیح دهید چرا انحراف تابع یکنواخت سادهای از زاویهٔ تابش نیست — هندسهٔ منشور (شکست در «دو» وجه) کمینهای حقیقی در زاویهٔ گذر متقارن میسازد که آزمایش کمینهانحراف مستقیماً میکاودش.
کجا غیر از آزمایشگاه خودش را نشان میدهد
- نور سفید طول موجهای فراوانی دارد که هر یک ضریب شکست کمی متفاوتی دارند (پراکندگی) — پس هر رنگ بهاندازهٔ کمی متفاوت منحرف میشود و نور سفید به طیفی مرئی باز میشود. این آزمایش یک ضریب نمایندهٔ واحد به کار میبرد؛ نور سفید واقعی به رنگینکمان میشکافد.
- رنگینکمان از شکست و بازتاب درونی نور خورشید درون قطرههای باران کروی ساخته میشود — هندسهای پیچیدهتر از این منشور رویهتخت، اما با دقیقاً همان اصل شکستِ وابسته به طول موج (پراکندگی).
- AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
- General High School Physics — Light & optics
- NGSS High School Physics — Wave properties
- به منشور نور سفید خوش آمدید
- انتخاب منشور
- Play را بفشارید
- نور سفید پخش میشود
- پنل ویژگیها را باز کنید
- انجامش دادید!
شبیهسازی تعاملی را باز کنید تا صحنه را بسازید، Play را بفشارید و با اندازهگیریهای زنده و آموزش هدایتشده کاوش کنید.