Prisma Membengkokkan Cahaya: Sudut Sisihan

1 · Ramal

Cahaya yang memasuki satu prisma kaca membengkok (terbias) pada setiap permukaan, keluar tersisih daripada arah asalnya. Adakah perubahan sudut tuju pada permukaan pertama sentiasa mengubah jumlah sisihan ke arah yang sama?

• Sisihan sentiasa meningkat ketika sudut tuju meningkat.
• Tidak -- sisihan sebenarnya mempunyai minimum pada satu sudut tuju tertentu, bukan trend meningkat atau menurun ringkas.
• Sisihan sentiasa menurun ketika sudut tuju meningkat.

2 · Susun

1. Buka praset prisma-cahaya-putih dan tekan Set semula. Prisma kaca-mahkota ini mempunyai sudut apeks A = 60°, indeks n = 1.5.
2. Aktifkan bacaan sisihan-jumlah.
3. Tetapkan sudut tuju pada permukaan pertama bagi setiap percubaan dan rekod jumlah sisihan.

3 · Kumpul Data

Plot sisihan δ (paksi-y) melawan sudut tuju θ₁ (paksi-x) bagi tiga percubaan anda. Adakah δ jatuh kepada minimum di suatu tempat di tengah?

4 · Analisis

1. Bagi satu percubaan, kira θ₂ = asin(sin θ₁/n) (Snell pada permukaan pertama), θ₃ = A − θ₂ (geometri prisma), θ₄ = asin(n·sin θ₃) (Snell pada permukaan kedua), kemudian δ = θ₁ + θ₄ − A. Bandingkan dengan jadual.
2. Terangkan mengapa sisihan bukan fungsi monoton ringkas bagi sudut tuju -- geometri prisma (pembengkokan pada DUA permukaan) mencipta minimum sebenar pada sudut lintasan simetri, diteroka terus dalam eksperimen sisihan-minimum.

5 · Lanjutkan

1. Cahaya putih mengandungi banyak panjang gelombang, setiap satu dengan indeks biasan sedikit berbeza (dispersi) -- jadi setiap warna tersisih dengan jumlah sedikit berbeza, mengembangkan cahaya putih menjadi spektrum tampak. Eksperimen ini menggunakan satu indeks wakil tunggal; cahaya putih sebenar merebak menjadi pelangi.
2. Pelangi terbentuk daripada sinaran matahari yang terbias dan terpantul dalam pada titisan hujan sfera -- geometri lebih kompleks daripada prisma muka-rata ini, tetapi didorong oleh prinsip pembiasan bergantung-panjang-gelombang (dispersi) yang tepat sama.

Fizik di Sebalik Eksperimen Ini

← Kembali ke eksperimen

138 Lembaran Kerja Makmal Fizik Boleh Cetak Percuma