Prisma taittaa valoa: poikkeamakulma

1 · Ennusta

Lasiprismaan tuleva valo taittuu (poikkeutuu) jokaisella pinnalla, poistuen poikkeutettuna alkuperäisestä suunnastaan. Muuttaako ensimmäisen pinnan tulokulman muuttaminen aina kokonaispoikkeamaa samaan suuntaan?

• Poikkeama kasvaa aina, kun tulokulma kasvaa.
• Ei – poikkeamalla on oikeastaan minimi jollakin tietyllä tulokulmalla, ei yksinkertainen kasvava tai laskeva trendi.
• Poikkeama laskee aina, kun tulokulma kasvaa.

2 · Kokoa

1. Avaa valkoisen valon prisma -esiasetus ja paina Nollaa. Tällä kruunulasiprismalla on kärkikulma A = 60°, indeksi n = 1.5.
2. Ota käyttöön kokonaispoikkeaman lukema.
3. Aseta tulokulma ensimmäisellä pinnalla jokaiselle suoritukselle ja kirjaa kokonaispoikkeama.

3 · Kerää data

Kuvaa poikkeama δ (y-akseli) tulokulmaa θ₁ vasten (x-akseli) kolmelle suorituksellesi. Sukeltaako δ minimiin jossakin keskivaiheilla?

4 · Analysoi

1. Yhdelle suoritukselle laske θ₂ = asin(sin θ₁/n) (Snell ensimmäisellä pinnalla), θ₃ = A − θ₂ (prismageometria), θ₄ = asin(n·sin θ₃) (Snell toisella pinnalla), sitten δ = θ₁ + θ₄ − A. Vertaa taulukkoon.
2. Selitä, miksi poikkeama ei ole yksinkertainen monotoninen funktio tulokulmasta – prisman geometria (taittuminen KAHDELLA pinnalla) luo aidon minimin symmetrisen kulkukulman kohdalle, tutkittuna suoraan minimipoikkeama-kokeessa.

5 · Laajenna

1. Valkoinen valo sisältää monia aallonpituuksia, joilla kullakin on hieman eri taittokerroin (hajonta) – joten jokainen väri poikkeaa hieman eri määrällä, viuhkuttaen valkoisen valon näkyväksi spektriksi. Tämä koe käyttää yhtä edustavaa indeksiä; todellinen valkoinen valo levittäytyy sateenkaareksi.
2. Sateenkaari muodostuu auringonvalosta, joka taittuu ja heijastuu sisäisesti pyöreiden sadepisaroiden sisällä – monimutkaisempi geometria kuin tämän tasapintaisen prisman, mutta samaa aallonpituudesta riippuvan taittumisen (hajonnan) periaatetta.

Tämän kokeen fysiikka

← Takaisin kokeeseen

138 ilmaista tulostettavaa fysiikan työarkkia