Vesiprisma: hellävaraisempi hajonta kuin lasilla

1 · Ennusta

Vedellä on matalampi taittokerroin (n ≈ 1.33) kuin lasilla. Poikkeaako vedellä täytetty prisma valoa vähemmän kuin vastaava lasiprisma?

• Kyllä – veden matalampi indeksi tarkoittaa vähemmän taittumista kummallakin pinnalla, joten vähemmän kokonaispoikkeamaa kuin samankärkisellä lasiprismalla.
• Vesiprisma poikkeaa valoa enemmän kuin lasi.
• Poikkeama on sama riippumatta väliaineen indeksistä.

2 · Kokoa

1. Avaa vesiprisma-esiasetus ja paina Nollaa. Tällä vedellä täytetyllä prismalla on kärkikulma A = 60°, indeksi n = 1.33.
2. Ota käyttöön kokonaispoikkeaman lukema.
3. Aseta tulokulma jokaiselle suoritukselle ja kirjaa kokonaispoikkeama.

3 · Kerää data

Kuvaa poikkeama δ (y-akseli) tulokulmaa θ₁ vasten (x-akseli) kolmelle suorituksellesi. Vertaa skaalaa valkoisen valon prisma (kruunulasi) -kokeen skaalaan.

4 · Analysoi

1. Yhdelle suoritukselle laske θ₂ = asin(sin θ₁/n), θ₃ = A − θ₂, θ₄ = asin(n·sin θ₃), sitten δ = θ₁ + θ₄ − A, käyttäen n = 1.33. Vertaa taulukkoon.
2. Vertaa poikkeamaarvojasi valkoisen valon prisma -kokeen arvoihin (sama kärkikulma, korkeampi indeksi). Selitä, miksi veden matalampi indeksi tuottaa pienemmän poikkeaman jokaisella vastaavalla tulokulmalla.

5 · Laajenna

1. Sateenkaari on olennaisesti miljoonia pieniä pyöreitä vesipisaraprismaa, jotka taittavat ja heijastavat sisäisesti auringonvaloa. Selitä, miksi veden suhteellisen kohtuullinen hajonta (lasin verrattuna) tuottaa silti näkyvän, joskin hieman vähemmän elävän, spektrin sateenkaaressa.
2. Tämän kokeen alueella flinttilasiprisma (n≈1.66), valkoisen valon prisma/kruunulasi (n=1.5) ja vesiprisma (n=1.33) muodostavat selkeän trendin: tiheämmät optiset väliaineet hajottavat ja poikkeuttavat valoa enemmän. Selitä, miksi tämä trendi seuraa samaa fysiikkaa kuin TIR-kokeen kriittisen kulman trendi.

Tämän kokeen fysiikka

← Takaisin kokeeseen

138 ilmaista tulostettavaa fysiikan työarkkia