광학
백색광 프리즘
프리즘은 빨강보다 파랑을 더 많이 굴절시키므로, 백색광이 스펙트럼으로 펼쳐진다(δ = θ₁ + θ₄ − A).
백색광 프리즘 — 인터랙티브 광학 시뮬레이션. 프리즘은 빨강보다 파랑을 더 많이 굴절시키므로, 백색광이 스펙트럼으로 펼쳐진다(δ = θ₁ + θ₄ − A). 실시간 SI 측정값과 안내형 튜토리얼을 제공하는 무료 브라우저 기반 가상 물리 실험실입니다.
색분산
프리즘은 빨강보다 파랑을 더 굴절시켜 백색광이 스펙트럼으로 퍼집니다 (δ = θ₁ + θ₄ − A).
스넬의 법칙은 파장에 의존하는 굴절률 n(λ)를 사용하므로, 각 색은 약간 다른 각도로 굴절합니다. 프리즘의 꼭짓점은 백색광을 스펙트럼으로 분리하며, 보라색이 가장 많이 휩니다. 각분산 δ는 프리즘 각도와 물질의 아베수에 따라 달라집니다.
- n은 λ에 따라 변함
- 파란빛이 더 많이 굴절
조사 개요
랩을 열기 전에 질문을 계획하세요.
이 브리프는 사전 렌더링된 페이지를 반영합니다. 탐구 질문, 서로 다른 예측, 변수의 역할, 지배 법칙, 설정, 분석 및 확장 질문을 이 순서로 계속 표시합니다.
운전 질문
유리 프리즘에 입사하는 빛은 각 면에서 휘어지고(굴절되어) 원래 방향에서 벗어나 나옵니다. 첫 번째 면에서 입사각을 변경하면 항상 같은 방향의 전체 편차가 변경됩니까?
검토할 예측
- 입사각이 증가함에 따라 편차는 항상 증가합니다.
- 아니요. 편차는 실제로 단순한 증가 또는 감소 추세가 아닌 특정 입사각에서 최소값을 갖습니다.
- 입사각이 증가함에 따라 편차는 항상 감소합니다.
다양한 역할
설정하는 것:
- 입사각 θ₁ (°)
측정하는 것:
- 총 편차 δ (°)
실험 진행 방법
- “백색광 프리즘(white-light-prism)” 프리셋을 열고 초기화를 누르세요. 이 크라운 유리 프리즘은 꼭지각 A = 60°, 굴절률 n = 1.5입니다.
- 총 편향각 표시를 활성화하세요.
- 각 시행에 대해 첫 번째 면의 입사각을 설정하고 전체 편차를 기록합니다.
지배방정식
프리즘 편차 — δ = θ₁ + θ₄ − A
프리즘을 통과하는 광선은 양쪽 면에서 굴절합니다. 총 편향은 두 번의 굴절과 프리즘 자체의 꼭지각을 결합합니다: δ = θ₁ + θ₄ − A, 여기서 θ₂와 θ₄는 각 면에서의 스넬 법칙으로부터 구합니다.
인쇄용 실험지에서 학생이 계산할 내용
- 한 번의 시행에 대해 θ² = asin(sin θ₁/n)(첫 번째 면의 Snell), θ₃ = A − θ²(프리즘 기하학), θ₄ = asin(n·sin θ₃)(두 번째 면의 Snell), 그런 다음 δ = θ₁ + θ₄ − A를 계산합니다. 표와 비교하세요.
- 편차가 입사각의 단순한 단조 함수가 아닌 이유를 설명하십시오. 프리즘의 기하학(두 면에서 굽힘)은 min-deviation 실험에서 직접 탐구한 대칭 통과 각도에서 진정한 최소값을 생성합니다.
실험 밖에서의 활용
- 백색광에는 각각 약간 다른 굴절률(분산)을 갖는 많은 파장이 포함되어 있습니다. 따라서 각 색상은 약간 다른 양만큼 벗어나 백색광을 가시 스펙트럼으로 확산시킵니다. 이 실험은 단일 대표 지수를 사용합니다. 실제 백색광은 무지개로 퍼집니다.
- 무지개는 구형 빗방울 내부에서 햇빛이 굴절하고 내부 반사하면서 형성됩니다 — 이 평평한 면의 프리즘보다 더 복잡한 기하학이지만, 정확히 같은 파장 의존적 굴절(분산) 원리에 의해 만들어집니다.
- AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
- General High School Physics — Light & optics
- NGSS High School Physics — Wave properties
- 백색광 프리즘에 오신 것을 환영합니다
- 프리즘 선택
- 재생을 누르세요
- 백색광이 퍼짐
- 검사기 열기
- 잘 하셨습니다!
대화형 시뮬레이션을 열어 장면을 빌드하고 재생을 누른 뒤, 실시간 측정 및 가이드 튜토리얼과 함께 탐구해 보세요.