Optika

Vodena prizma (duga)

Voda (n≈1.33) dispergira daleko manje od stakla — blagi raspon koji boji dugu.

Vodena prizma (duga) — interaktivna simulacija: Optika. Voda (n≈1.33) dispergira daleko manje od stakla — blagi raspon koji boji dugu. Besplatan virtualni laboratorij fizike u pregledniku sa SI mjerenjima u stvarnom vremenu i vođenim tutorijalom.

Disperzija vode

Voda (n≈1.33) dispergira daleko manje od stakla — blagi raspon koji boji dugu.

Skromni indeks vode (≈1.33) i niska disperzija daju blagi spektar — fizika prirodnih duga gdje sitne kapljice vode djeluju kao prizme. Manje širenja od stakla, ali dovoljno za vidljivo razdvajanje boja.

• n ≈ 1.33
• Blagi raspon duge

Sažetak istraživanja

Isplaniraj pitanje prije nego otvoriš laboratorij

Sažetak odražava unaprijed prikazanu stranicu: središnje pitanje, suprotstavljena predviđanja, uloge varijabli, odgovarajući zakoni, postava, analiza i poticaji za proširenje ostaju vidljivi i u ovom redoslijedu.

Središnje pitanje

Voda ima niži indeks loma (n ≈ 1.33) od stakla. Otklanja li vodom ispunjena prizma svjetlost manje od ekvivalentne staklene prizme?

Predviđanja za odvagnuti

• Da — niži indeks vode znači manje savijanje na svakoj plohi, pa manje ukupnog otklona od staklene prizme istog vršnog kuta.
• Vodena prizma otklanja svjetlost više od stakla.
• Otklon je isti bez obzira na indeks sredstva.

Uloge varijabli

Što postavljaš:

• Kut upadanja θ₁ (°)

Što mjeriš:

• Ukupni otklon δ (°)

Kako istraživanje teče

1. Otvori postav water-prism i pritisni Resetiraj. Ova vodom ispunjena prizma ima vršni kut A = 60°, indeks n = 1.33.
2. Omogući očitanje ukupnog otklona.
3. Postavi kut upadanja za svaki pokušaj i zabilježi ukupni otklon.

Odgovarajuća jednadžba

Sredstva nižeg indeksa manje otklanjaju — δ = θ₁ + θ₄ − A

Indeks loma vode (1.33) niži je od tipičnog stakla (1.5–1.66), pa vodena prizma slabije savija svjetlost na svakoj plohi — manji ukupni otklon δ = θ₁ + θ₄ − A za isti vršni kut i upad.

Što ispisivi radni list traži od učenika da izrade

• Za jedan pokušaj izračunaj θ₂ = asin(sin θ₁/n), θ₃ = A − θ₂, θ₄ = asin(n·sin θ₃), zatim δ = θ₁ + θ₄ − A, koristeći n = 1.33. Usporedi s tablicom.
• Usporedi svoje vrijednosti otklona s onima pokusa white-light-prism (isti vršni kut, viši indeks). Objasni zašto niži indeks vode proizvodi manji otklon pri svakom odgovarajućem kutu upadanja.

Gdje se ovo pojavljuje izvan laboratorija

• Duga je u biti milijuni sitnih kuglastih kapljica vode kao „prizmi“ koje prelamaju i interno reflektiraju sunčevu svjetlost. Objasni zašto relativno skromna disperzija vode (u usporedbi sa staklom) ipak daje vidljiv, makar manje živ spektar u dugi.
• Kroz ovaj pokus, flint-prism (n≈1.66), white-light-prism/krunsko staklo (n=1.5) i water-prism (n=1.33) čine jasan trend: gušća optička sredstva jače dispergiraju i otklanjaju svjetlost. Objasni zašto ovaj trend slijedi istu fiziku kao trend graničnog kuta pokusa tir.

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

1. Dobro došli u vodenu prizmu
2. Odaberi prizmu
3. Pritisni Pokreni
4. Blagi raspon u vodi
5. Otvori ploču Svojstva
6. Uspjelo ti je!

Otvori interaktivnu simulaciju za izgradnju scene, pritisni Pokreni i istražuj s mjerenjima u stvarnom vremenu i vođenim tutorijalom.

Otvori interaktivni laboratorij →

Preuzmi radni list →

Snellov zakon loma