Un prisma piega la luce: angolo di deviazione
1 · Prevedi
La luce entra in un prisma e ne esce deviata. Cambiare l'angolo d'incidenza sulla prima faccia cambia sempre la deviazione totale nello stesso verso?
- Cresce sempre con l'incidenza.
- No: la deviazione ha un minimo a un certo angolo, non un semplice aumento o calo.
- Cala sempre con l'incidenza.
2 · Configurazione
- Apri il preset white-light-prism e premi Reset. Questo prisma in vetro crown ha angolo al vertice A = 60°, indice n = 1.5.
- Attiva la lettura della deviazione totale.
- Imposta l'incidenza sulla prima faccia per ogni prova e registra la deviazione.
3 · Raccogli dati
| Angolo d'incidenza θ₁ (°) | Deviazione totale δ (°) |
|---|---|
| 38.00 | |
| 48.00 | |
| 58.00 |
Traccia δ contro θ₁ per le tre prove. Tocca un minimo a metà?
4 · Analizza
- Per una prova, calcola θ₂ = asin(sin θ₁/n) (Snell alla prima faccia); θ₃ = A − θ₂ (geometria del prisma); θ₄ = asin(n·sin θ₃) (Snell alla seconda faccia), poi δ = θ₁ + θ₄ − A. Confronta con la tabella.
- Spiega perché la deviazione non è monotona: piegare su DUE facce crea un minimo vero al passaggio simmetrico, esplorato in min-deviation.
5 · Estendi
- La bianca contiene molte λ, ciascuna con indice leggermente diverso: ogni colore devia un po' diversamente, a ventaglio. Qui si usa un indice rappresentativo; la bianca reale si spande in arcobaleno.
- L'arcobaleno nasce da riflessione e rifrazione interne nelle gocce sferiche — geometria più complessa, stesso principio di rifrazione dipendente da λ.
La fisica dietro questo esperimento
Deviazione del prisma
Un raggio che attraversa un prisma si rifrange su entrambe le facce. La deviazione totale combina entrambe le deviazioni e l'angolo al vertice proprio del prisma: δ = θ₁ + θ₄ − A, dove θ₂ e θ₄ vengono dalla legge di Snell su ciascuna faccia.