광학

물 프리즘 (무지개)

물(n≈1.33)은 유리보다 분산이 훨씬 적습니다 — 무지개를 그리는 부드러운 퍼짐입니다.

물 프리즘 (무지개) — 인터랙티브 광학 시뮬레이션. 물(n≈1.33)은 유리보다 분산이 훨씬 적습니다 — 무지개를 그리는 부드러운 퍼짐입니다. 실시간 SI 측정값과 안내형 튜토리얼을 제공하는 무료 브라우저 기반 가상 물리 실험실입니다.

물의 색분산

물(n≈1.33)은 유리보다 훨씬 적게 분산합니다 — 무지개를 그리는 부드러운 퍼짐입니다.

물의 적당한 굴절률(≈1.33)과 낮은 분산은 부드러운 스펙트럼을 만들어냅니다 — 이것이 작은 물방울이 프리즘처럼 작용하는 자연 무지개 뒤의 물리학입니다. 유리보다 퍼짐은 적지만 색을 눈에 띄게 분리하기에는 충분합니다.

조사 개요

이 브리프는 사전 렌더링된 페이지를 반영합니다. 탐구 질문, 서로 다른 예측, 변수의 역할, 지배 법칙, 설정, 분석 및 확장 질문을 이 순서로 계속 표시합니다.

물은 유리보다 굴절률이 낮습니다(n ≈ 1.33). 물로 채운 프리즘은 동등한 유리 프리즘보다 빛을 덜 편향시킵니까?

설정하는 것:

측정하는 것:

“물 프리즘(water-prism)” 프리셋을 열고 초기화를 누르세요. 이 물로 채운 프리즘은 꼭지각 A = 60°, 굴절률 n = 1.33입니다.
총 편향각 표시를 활성화하세요.
각 시행에 대한 입사각을 설정하고 전체 편차를 기록합니다.

낮은 인덱스 미디어 편차가 적음 — δ = θ₁ + θ₄ − A

물의 굴절률(1.33)은 일반적인 유리(1.5–1.66)보다 낮으므로 물 프리즘은 각 면에서 빛을 덜 강하게 휘게 합니다. 동일한 꼭지각과 입사각에 대해 총 편차 δ = θ₁ + θ₄ − A가 더 작습니다.

한 번의 시행에 대해 θ² = asin(sin θ₁/n), θ₃ = A − θ², θ₄ = asin(n·sin θ₃), 그런 다음 n = 1.33을 사용하여 δ = θ₁ + θ₄ − A를 계산합니다. 표와 비교해 보세요.
편차 값을 white-light-prism 실험(동일한 정점 각도, 더 높은 지수)과 비교하십시오. 물의 지수가 낮을수록 모든 일치하는 입사각에서 편차가 더 작은 이유를 설명하십시오.

무지개는 본질적으로 수백만 개의 작은 구형 물방울 '프리즘'이 햇빛을 굴절시키고 내부 반사시킨 것입니다. 물의 상대적으로 적당한 분산(유리에 비해)이 왜 여전히 다소 덜 선명하기는 해도 무지개에서 눈에 보이는 스펙트럼을 만들어내는지 설명하세요.
이 실험 전체에 걸쳐, flint-prism(n≈1.66), white-light-prism/크라운 유리(n=1.5), water-prism(n=1.33)은 뚜렷한 경향을 이룹니다: 더 밀도가 높은 광학 매질일수록 빛을 더 많이 분산시키고 편향시킵니다. 이 경향이 왜 tir 실험의 임계각 경향과 같은 물리를 따르는지 설명하세요.

대화형 시뮬레이션을 열어 장면을 빌드하고 재생을 누른 뒤, 실시간 측정 및 가이드 튜토리얼과 함께 탐구해 보세요.