光学
水プリズム（彩虹）
水（n≈1.33）の分散はガラスよりずっと小さい—それが虹を描く穏やかな広がりである。
水プリズム（彩虹） — インタラクティブな光学シミュレーション。水（n≈1.33）の分散はガラスよりずっと小さい—それが虹を描く穏やかな広がりである。 ブラウザで使える無料の仮想物理実験室。SI 単位のライブ測定とガイド付きチュートリアルを備えています。
水の分散
水 (n≈1.33) の分散はガラスよりはるかに小さい — 虹を描くやわらかな広がりです。
水の控えめな屈折率（≈1.33）と低い分散は穏やかなスペクトルを生み出します — これが自然の虹の背後にある物理で、小さな水滴がプリズムのように働きます。ガラスより分散は少ないですが、色を目に見えるように分けるには十分です。
- n ≈ 1.33
- 穏やかな虹の広がり
捜査概要
ラボを開く前に質問を計画する
このブリーフは事前レンダリングされたページを反映しています。探究の問い、競合する予測、変数の役割、支配する法則、設定、分析と発展の問いを、この順序で表示します。
運転に関する質問
水はガラスより屈折率が低い（n ≈ 1.33）です。水入りプリズムは同じ頂角のガラスプリズムより光を小さく偏らせますか？
検討する予測
- はい。水の低い屈折率は各面の曲がりを弱め、同じ頂角のガラスより全偏角を小さくします。
- 水プリズムはガラスより大きく偏らせます。
- 偏角は媒質の屈折率によらず同じです。
可変的な役割
設定するもの：
- 入射角 θ₁ (°)
測定するもの：
- 全偏角 δ (°)
実験の進め方
- water-prism プリセットを開いて Reset を押します。水プリズムは頂角 A = 60°、n = 1.33 です。
- 全偏角読み出しを有効にします。
- 各試行で入射角を設定し、全偏角を記録します。
支配方程式
低屈折率媒質は偏角が小さい — δ = θ₁ + θ₄ − A
水の屈折率1.33は典型的ガラス1.5〜1.66より低く、同じ頂角・入射角で各面の曲がりが弱いので δ = θ₁ + θ₄ − A は小さくなります。
印刷用ワークシートで生徒が求めるもの
- n = 1.33 を用いて θ₂ = asin(sin θ₁/n)、θ₃ = A − θ₂、θ₄ = asin(n·sin θ₃)、δ = θ₁ + θ₄ − A を計算し表と比較します。
- 同じ頂角で屈折率が高い white-light-prism と比較し、水の低い屈折率が一致する入射角で常に小さな偏角を生む理由を説明します。
実験以外での活用
- 虹は無数の小さな球形水滴プリズムが太陽光を屈折・内部反射する現象です。水の分散はガラスより控えめでも、やや淡い可視スペクトルを作る理由を説明します。
- flint-prism（n≈1.66）、クラウンガラス（n=1.5）、水（n=1.33）は、光学的に密な媒質ほど光を分散・偏向する傾向を示します。これが tir の臨界角の傾向と同じ物理に従う理由を説明します。
- AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
- General High School Physics — Light & optics
- NGSS High School Physics — Wave properties
- 水プリズムへようこそ
- プリズムを選択
- 再生
- 水中での穏やかな広がり
- インスペクターを開く
- 完了です！
インタラクティブなシミュレーションを開いてシーンを構築し、再生ボタンを押し、リアルタイム測定とガイド付きチュートリアルで探索しましょう。