Optika

Baltos šviesos prizmė

Prizmė laužia mėlyną stipriau nei raudoną, todėl balta šviesa išsiskleidžia į spektrą (δ = θ₁ + θ₄ − A).

Baltos šviesos prizmė — interaktyvi Optika simuliacija. Prizmė laužia mėlyną stipriau nei raudoną, todėl balta šviesa išsiskleidžia į spektrą (δ = θ₁ + θ₄ − A). Nemokama naršyklės virtuali fizikos laboratorija su gyvais SI matavimais ir vedama instrukcija.

Dispersija

Prizmė laužia mėlyną stipriau nei raudoną, todėl balta šviesa išsiskleidžia į spektrą (δ = θ₁ + θ₄ − A).

Snellio dėsnis naudoja nuo bangos ilgio priklausantį rodiklį n(λ), tad kiekviena spalva lūžta truputį kitu kampu. Prizmės smailumo kampas skiria baltą šviesą į spektrą, violetinei lenkiantis labiausiai. Kampinė dispersija δ priklauso nuo prizmės kampo ir medžiagos Abbe skaičiaus.

• n kinta su λ
• Mėlyna lenkiasi labiau

Tyrimo santrauka

Suplanuok klausimą dar prieš atidarydamas laboratoriją

Santrauka atspindi iš anksto sugeneruotą puslapį: pagrindinis klausimas, konkuruojantys spėjimai, kintamųjų vaidmenys, valdantys dėsniai, sąranka, analizė ir pratęsimo raginimai išlieka matomi ir būtent šia tvarka.

Pagrindinis klausimas

Šviesa, įeinanti į stiklo prizmę, linksta (lūžta) prie kiekvieno veido, išeidama nukrypsta nuo originalios krypties. Ar pirmojo veido kritimo kampo keitimas visada keičia bendrąjį nuokrypį ta pačia kryptimi?

Svarstytini spėjimai

• Nuokrypis visada didėja kritimo kampui didėjant.
• Ne — nuokrypis iš tikrųjų turi minimumą ties tam tikru kritimo kampu, o ne paprastą didėjimo ar mažėjimo tendenciją.
• Nuokrypis visada mažėja kritimo kampui didėjant.

Kintamųjų vaidmenys

Ką tu nustatai:

• Kritimo kampas θ₁ (°)

Ką tu matauji:

• Bendrasis nuokrypis δ (°)

Kaip vyksta tyrimas

1. Atidaryk „Prizmė lenkia šviesą“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. Ši krono stiklo prizmė turi smailumo kampą A = 60°, rodiklį n = 1.5.
2. Įjunk bendrojo nuokrypio rodmuo.
3. Nustatyk pirmojo veido kritimo kampą kiekvienam bandymui ir užsirašyk bendrąjį nuokrypį.

Valdančioji lygtis

Prizmės nuokrypis — δ = θ₁ + θ₄ − A

Spindulys, einantis per prizmę, lūžta prie abiejų veidų. Bendrasis nuokrypis jungia abu lenkimus ir prizmės pačios smailumo kampą: δ = θ₁ + θ₄ − A, kur θ₂ ir θ₄ kyla iš Snellio dėsnio prie kiekvieno veido.

Ką spausdinamasis darbo lapas prašo mokinių apskaičiuoti

• Vienam bandymui apskaičiuok θ₂ = asin(sin θ₁/n) (Snellis pirmajame veide), θ₃ = A − θ₂ (prizmės geometrija), θ₄ = asin(n·sin θ₃) (Snellis antrajame veide), tada δ = θ₁ + θ₄ − A. Palygink su lentele.
• Paaiškink, kodėl nuokrypis nėra paprasta monotoninė kritimo kampo funkcija — prizmės geometrija (lenkimas ties DVIEJUOSE veiduose) sukuria tikrą minimumą simetriško ėjimo kampe, tiesiogiai tyrinėjamą „Mažiausiasis nuokrypis“ eksperimente.

Kur tai pasirodo už laboratorijos ribų

• Balta šviesa turi daug bangų ilgių, kiekvienas su truputį kitu laužymo rodikliu (dispersija) — tad kiekviena spalva nukrypsta truputį kitu kiekiu, sklaidydama baltą šviesą į matomą spektrą. Šis eksperimentas naudoja vieną atstovaujamąjį rodiklį; reali balta šviesa skleidžiasi į vaivorykštę.
• Vaivorykštė formuojasi saulės šviesai lūžstant ir vidiniu atspindžiu atsispindint sferiniuose lietaus lašeliuose — sudėtingesnė geometrija nei ši plokščiaveidė prizmė, bet varoma tiksliai to paties nuo bangos ilgio priklausančio laužimo (dispersijos) principo.

• AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
• General High School Physics — Light & optics
• NGSS High School Physics — Wave properties

1. Sveiki atvykę prie baltos šviesos prizmės
2. Pasirink prizmę
3. Spausk Leisti
4. Balta šviesa skleidžiasi
5. Atidaryk Savybių skydą
6. Tau pavyko!

Atidaryk interaktyvią simuliaciją, sukurk sceną, spausk Leisti ir tyrinėk su gyvais matavimais bei vedama instrukcija.

Atidaryk interaktyvią laboratoriją →

Atsisiųsti darbo lapą →

Snellio laužymo dėsnis