منشور آبی: پراکندگی ملایم‌تر از شیشه

1 · پیش‌بینی

آب ضریب شکست پایین‌تری (n ≈ 1.33) از شیشه دارد. آیا منشور پر از آب، نور را کمتر از منشور شیشه‌ای هم‌ارز منحرف می‌کند؟

• بله — ضریب پایین‌تر آب یعنی شکست کمتر در هر وجه، پس انحراف کل کمتر از منشور شیشه‌ای هم‌رأس.
• منشور آب نور را بیشتر از شیشه منحرف می‌کند.
• انحراف بی‌توجه به ضریب محیط همان است.

2 · آماده‌سازی

1. پیش‌تنظیم water-prism را باز کنید و Reset را بفشارید. این منشور پر از آب دارای زاویهٔ رأس A = 60° و ضریب n = 1.33 است.
2. قرائت انحراف کل را فعال کنید.
3. زاویهٔ تابش را برای هر آزمایش تنظیم کنید و انحراف کل را ثبت کنید.

3 · گردآوری داده

برای سه آزمایش، انحراف δ (محور y) را بر حسب زاویهٔ تابش θ₁ (محور x) رسم کنید. مقیاس را با آزمایش منشور نور سفید (شیشهٔ کراون) مقایسه کنید.

4 · تحلیل

1. برای یک آزمایش، θ₂ = asin(sin θ₁/n)، سپس θ₃ = A − θ₂، سپس θ₄ = asin(n·sin θ₃)، سپس δ = θ₁ + θ₄ − A را با n = 1.33 حساب کنید. با جدول مقایسه کنید.
2. مقدارهای انحرافتان را با آزمایش منشور نور سفید مقایسه کنید (همان رأس، ضریب بالاتر). توضیح دهید چرا ضریب پایین‌تر آب در هر زاویهٔ تابش متناظر، انحراف کوچک‌تری می‌دهد.

5 · گسترش

1. رنگین‌کمان در اصل میلیون‌ها «منشور» کروی ریز قطره‌آبی است که نور خورشید را می‌شکند و درونش بازتاب می‌کند. توضیح دهید چرا پراکندگی به‌نسبت متوسط آب (در برابر شیشه) باز هم طیفی مرئی — هرچند کمی کم‌رنگ‌تر — در رنگین‌کمان می‌سازد.
2. در سراسر این آزمایش، flint-prism (n≈1.66)، white-light-prism/شیشهٔ تاج (n=1.5) و water-prism (n=1.33) روندی روشن می‌سازند: محیط‌های نوری متراکم‌تر نور را بیشتر پراکنده و منحرف می‌کنند. توضیح دهید چرا این روند همان فیزیک روند زاویهٔ بحرانی در آزمایش tir را دنبال می‌کند.

فیزیک پشت این آزمایش

← بازگشت به آزمایش

138 برگهٔ کار چاپی فیزیک رایگان