Optika

Prizma bijele svjetlosti

Prizma lomi plavu svjetlost jače od crvene, pa se bijelo svjetlo raširi u spektar (δ = θ₁ + θ₄ − A).

Prizma bijele svjetlosti — interaktivna simulacija: Optika. Prizma lomi plavu svjetlost jače od crvene, pa se bijelo svjetlo raširi u spektar (δ = θ₁ + θ₄ − A). Besplatan virtualni laboratorij fizike u pregledniku sa SI mjerenjima u stvarnom vremenu i vođenim tutorijalom.

Disperzija

Prizma lomi plavu svjetlost jače od crvene, pa se bijelo svjetlost raširi u spektar (δ = θ₁ + θ₄ − A).

Snellov zakon koristi indeks n(λ) ovisan o valnoj duljini, pa se svaka boja lomi pod blago drugačijim kutom. Vršni kut prizme razdvaja bijelo svjetlost u spektar s ljubičastom najviše savijenom. Kutna disperzija δ ovisi o kutu prizme i Abbeovu broju materijala.

• n varira s λ
• Plava se lomi više

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

Svjetlost koja ulazi u staklenu prizmu savija se (prelama) na svakoj plohi, izlazeći otklonjena od izvornog smjera. Mijenja li promjena kuta upadanja na prvoj plohi uvijek ukupni otklon istim smjerom?

Predviđanja za odvagnuti

• Otklon uvijek raste kako kut upadanja raste.
• Ne — otklon zapravo ima minimum na nekom određenom kutu upadanja, a ne jednostavan rastući ili padajući trend.
• Otklon uvijek opada kako kut upadanja raste.

Uloge varijabli

Što postavljaš:

• Kut upadanja θ₁ (°)

Što mjeriš:

• Ukupni otklon δ (°)

Kako istraživanje teče

1. Otvori postav white-light-prism i pritisni Resetiraj. Ova prizma krunskog stakla ima vršni kut A = 60°, indeks n = 1.5.
2. Omogući očitanje ukupnog otklona.
3. Postavi kut upadanja na prvoj plohi za svaki pokušaj i zabilježi ukupni otklon.

Odgovarajuća jednadžba

Otklon prizme — δ = θ₁ + θ₄ − A

Zraka koja prolazi kroz prizmu prelama se na objema plohama. Ukupni otklon kombinira oba savijanja i vlastiti vršni kut prizme: δ = θ₁ + θ₄ − A, gdje θ₂ i θ₄ dolaze iz Snellovog zakona na svakoj plohi.

Što ispisivi radni list traži od učenika da izrade

• Za jedan pokušaj izračunaj θ₂ = asin(sin θ₁/n) (Snell na prvoj plohi), θ₃ = A − θ₂ (geometrija prizme), θ₄ = asin(n·sin θ₃) (Snell na drugoj plohi), zatim δ = θ₁ + θ₄ − A. Usporedi s tablicom.
• Objasni zašto otklon nije jednostavna monotona funkcija kuta upadanja — geometrija prizme (savijanje na dvije plohe) stvara pravi minimum pri kutu simetričnog prolaza, istraženom izravno u pokusu min-deviation.

Gdje se ovo pojavljuje izvan laboratorija

• Bijelo svjetlost sadrži mnogo valnih duljina, svaka s blago drugačijim indeksom loma (disperzija) — pa se svaka boja otklanja blago drugačije, raširujući bijelo svjetlost u vidljivi spektar. Ovaj pokus koristi jedan reprezentativni indeks; prava bijela svjetlost širi se u dugu.
• Duga nastaje od sunčeve svjetlosti koja se prelama i interno reflektira unutar kuglastih kapljica kiše — složenija geometrija od ove prizme s ravnim plohama, ali vođena točno istim načelom refrakcije ovisne o valnoj duljini (disperzije).

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

1. Dobro došli u prizmu bijele svjetlosti
2. Odaberi prizmu
3. Pritisni Pokreni
4. Bijelo svjetlost se širi
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