光学
白色光プリズム
プリズムは赤よりも青をより多く屈折させるため、白光はスペクトルに広がる（δ = θ₁ + θ₄ − A）。
白色光プリズム — インタラクティブな光学シミュレーション。プリズムは赤よりも青をより多く屈折させるため、白光はスペクトルに広がる（δ = θ₁ + θ₄ − A）。 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。
分散
プリズムは青を赤より強く屈折させ、白色光をスペクトルに広げます（δ = θ₁ + θ₄ − A）。
スネルの法則は波長依存の屈折率n(λ)を使うため、各色はわずかに異なる角度で屈折します。プリズムの頂点は白色光をスペクトルに分け、紫が最も大きく曲がります。角分散δはプリズム角と材料のアッベ数に依存します。
- nはλによって変わる
- 青がより大きく曲がる
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
ガラスプリズムに入る光は各面で屈折し、元の方向から偏って出ます。第1面の入射角を変えると、全偏角は常に同じ向きに変化しますか？
検討する予測
- 入射角が増えると偏角は常に増えます。
- いいえ。偏角は特定の入射角で最小になり、単純な増加／減少ではありません。
- 入射角が増えると偏角は常に減ります。
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
- white-light-prism プリセットを開いて Reset を押します。クラウンガラスの頂角 A = 60°、屈折率 n = 1.5 です。
- 全偏角読み出しを有効にします。
- 各試行で第1面の入射角を設定し、全偏角を記録します。
支配方程式
プリズムの偏角 — δ = θ₁ + θ₄ − A
光線は両面で屈折し、全偏角は2つの曲がりと頂角から δ = θ₁ + θ₄ − A で決まります。θ₂ と θ₄ は各面のスネルの法則から得ます。
印刷用ワークシートで生徒が求めるもの
- 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。
- 2つの面で曲がるプリズムの幾何により、偏角が単調でなく対称通過角で真の最小を持つ理由を説明します。
実験以外での活用
- 白色光は波長ごとに少し異なる屈折率を持つため色ごとに異なる偏角となりスペクトルに分かれます。この実験は代表的な単一屈折率を使います。
- 虹は球形の雨滴内部で太陽光が屈折・内部反射する現象です。平面プリズムより複雑ですが同じ波長依存の分散原理です。
- AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
- General High School Physics — Light & optics
- NGSS High School Physics — Wave properties
- 白色光とプリズムへようこそ
- プリズムを選択
- 再生
- 白色光が広がる
- 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。