Optika

Baltās gaismas prizma

Prizma lauz zilo spēcīgāk nekā sarkano, tāpēc balta gaisma izpletas spektrā (δ = θ₁ + θ₄ − A).

Baltās gaismas prizma — interaktīva Optika simulācija. Prizma lauz zilo spēcīgāk nekā sarkano, tāpēc balta gaisma izpletas spektrā (δ = θ₁ + θ₄ − A). Bezmaksas virtuālā fizikas laboratorija pārlūkā ar dzīviem SI mērījumiem un vadītu pamācību.

Dispersija

Prizma lauz zilo spēcīgāk nekā sarkano, tāpēc balta gaisma izpletas spektrā (δ = θ₁ + θ₄ − A).

Snela likums izmanto no viļņa garuma atkarīgu koeficientu n(λ), tāpēc katra krāsa lauzas nedaudz atšķirīgā leņķī. Prizmas virsotne šķir balto gaismu spektrā ar violetu visvairāk nolauztu. Leņķiskā dispersija δ atkarīga no prizmas leņķa un materiāla Abbes skaitļa.

• n mainās ar λ
• Zilais lauzas vairāk

Izpētes kopsavilkums

Izplāno jautājumu, pirms atver laboratoriju

Īss apraksts atspoguļo iepriekšrenderēto lapu: virzošais jautājums, konkurējošās prognozes, mainīgo lielumu lomas, noteicošie likumi, iestatījums, analīze un paplašinājuma jautājumi paliek redzami un šajā secībā.

Virzošais jautājums

Gaisma, ieiedama stikla prizmā, liecas (laužas) pie katras virsmas, iznākdama novirzīta no sākotnējā virziena. Vai iekrišanas leņķa mainīšana pie pirmās virsmas vienmēr maina kopējo novirzi tajā pašā virzienā?

Prognozes, ko svērt

• Novirze vienmēr aug, iekrišanas leņķim augot.
• Nē — novirzei patiesībā ir minimums pie kāda specifiska iekrišanas leņķa, nevis vienkāršs augošs vai dilstošs raksts.
• Novirze vienmēr krīt, iekrišanas leņķim augot.

Lielumu lomas

Ko tu iestati:

• Iekrišanas leņķis θ₁ (°)

Ko tu mēri:

• Kopējā novirze δ (°)

Kā izpēte norit

1. Atver baltās gaismas prizmas eksperimentu un nospied Atiestatīt. Šai kroņa stikla prizmai ir virsotnes leņķis A = 60°, koeficients n = 1.5.
2. Ieslēdz kopējās novirzes rādījumu.
3. Iestati iekrišanas leņķi pie pirmās virsmas katram mēģinājumam un ieraksti kopējo novirzi.

Noteicošais vienādojums

Prizmas novirze — δ = θ₁ + θ₄ − A

Stars, kas cariet prizmā, laujas pie abām virsmām. Kopējā novirze apvieno abus līkumus un pašas prizmas virsotnes leņķi: δ = θ₁ + θ₄ − A, kur θ₂ un θ₄ nāk no Snela likuma pie katras virsmas.

Ko drukājamā darba lapa liek skolēniem izrēķināt

• Vienam mēģinājumam izrēķini θ₂ = asin(sin θ₁/n) (Snels pie pirmās virsmas), θ₃ = A − θ₂ (prizmas ģeometrija), θ₄ = asin(n·sin θ₃) (Snels pie otrās virsmas), tad δ = θ₁ + θ₄ − A. Salīdzini ar tabulu.
• Izskaidro, kāpēc novirze nav vienkārša monotona funkcija no iekrišanas leņķa — prizmas ģeometrija (liekšana PIE DIVĀM virsmām) rada īstu minimumu pie simetriskas cauriešanas leņķa, ko tieši izpēta minimālās novirzes eksperiments.

Kur tas parādās ārpus laboratorijas

• Balta gaisma satur daudzus viļņa garumus, katram ar nedaudz atšķirīgu laušanas koeficientu (dispersija) — tāpēc katra krāsa novirzās par nedaudz atšķirīgu daudzumu, izplešot balto gaismu redzamā spektrā. Šis eksperiments izmanto vienu pārstāvja koeficientu; īsta balta gaisma izpletas varavīksnē.
• Varavīksne veidojas no saules gaismas, kas laujas un iekšēji atstarojas sfēriskos lietus pilienos — sarežģītāka ģeometrija nekā šai plakanvirsmu prizmai, bet darbināta ar tieši to pašu no viļņa garuma atkarīgās laušanas (dispersijas) principu.

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

1. Sveicināts baltās gaismas prizmas eksperimentā
2. Atlasīts prizmu
3. Nospied „Atskaņot”
4. Balta gaisma izplešas
5. Atver Īpašību paneli
6. Tev izdevās!

Atver interaktīvo simulāciju, lai uzbūvētu ainu, spiestu „Atskaņot“ un izpētītu to ar dzīviem mērījumiem un vadītu pamācību.

Atvērt interaktīvo laboratoriju →

Lejupielādēt darba lapu →

Snela laušanas likums