Optikk

Hvitlys-prisme

Et prisme bryter blått mer enn rødt, så hvitt lys vifter ut til et spektrum (δ = θ₁ + θ₄ − A).

Hvitlys-prisme — interaktiv Optikk-simulering. Et prisme bryter blått mer enn rødt, så hvitt lys vifter ut til et spektrum (δ = θ₁ + θ₄ − A). Gratis virtuell fysikk-lab i nettleseren med SI-målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.

Dispersjon

Et prisme bryter blått mer enn rødt, så hvitt lys vifter ut til et spektrum (δ = θ₁ + θ₄ − A).

Snells lov bruker bølgelengdeavhengig indeks n(λ), så hver farge brytes med en litt forskjellig vinkel. Et prisms toppvinkel skiller hvitt lys inn i et spektrum med fiolett bøyd mest. Den vinkelmessige dispersjonen δ avhenger av prismevinkelen og materialets Abbe-tall.

• n varierer med λ
• Blått bøyes mer

Undersøkelsesgrunnlag

Planlegg spørsmålet før du åpner labben

Oppgavegrunnlaget speiler den forhåndsgenererte siden: problemstilling, konkurrerende prediksjoner, variabelroller, styrende lover, oppsett, analyse og videreutviklingsoppgaver forblir synlige og i denne rekkefølgen.

Problemstilling

Lys som går inn i et glassprisme bøyes (brytes) ved hver flate, og kommer ut avbøyd fra sin opprinnelige retning. Endrer endring av innfallsvinkelen ved den første flaten alltid den totale avbøyningen i samme retning?

Prediksjoner å veie

• Avbøyningen øker alltid etter hvert som innfallsvinkelen øker.
• Nei — avbøyningen har faktisk et minimum ved en spesifikk innfallsvinkel, ikke en enkel økende eller synkende trend.
• Avbøyningen synker alltid etter hvert som innfallsvinkelen øker.

Variabelroller

Hva du setter:

• Innfallsvinkel θ₁ (°)

Hva du måler:

• Total avbøyning δ (°)

Hvordan undersøkelsen foregår

1. Åpne hvitlys-prisme-forhåndsinnstillingen og trykk Nullstill. Dette kroneglass-prismet har toppvinkel A = 60°, indeks n = 1,5.
2. Aktiver totalavbøyning-avlesningen.
3. Sett innfallsvinkelen ved den første flaten for hvert forsøk og registrer den totale avbøyningen.

Styrende likning

Prismeavbøyning — δ = θ₁ + θ₄ − A

En stråle som passerer gjennom et prisme brytes ved begge flater. Total avbøyning kombinerer begge bøyningene og prismets egen toppvinkel: δ = θ₁ + θ₄ − A, der θ₂ og θ₄ kommer fra Snells lov ved hver flate.

Hva det utskrivbare arbeidsarket ber elevene finne ut

• For ett forsøk, beregn θ₂ = asin(sin θ₁/n) (Snell ved den første flaten), θ₃ = A − θ₂ (prismegeometri), θ₄ = asin(n·sin θ₃) (Snell ved den andre flaten), deretter δ = θ₁ + θ₄ − A. Sammenlign med tabellen.
• Forklar hvorfor avbøyningen ikke er en enkel monotont funksjon av innfallsvinkelen — prismets geometri (bøying ved TO flater) skaper et genuint minimum ved vinkelen for symmetrisk passasje, utforsket direkte i minimumsavbøyning-eksperimentet.

Hvor dette dukker opp utenfor labben

• Hvitt lys inneholder mange bølgelengder, hver med en litt forskjellig brytningsindeks (dispersjon) — så hver farge avbøyes med et litt forskjellig beløp, og vifter hvitt lys ut til et synlig spektrum. Dette eksperimentet bruker én representativ indeks; ekte hvitt lys sprer seg til en regnbue.
• En regnbue dannes fra sollys som brytes og reflekteres innvendig inne i kuleformede regndråper — en mer kompleks geometri enn dette flatfacede prismet, men drevet av nøyaktig det samme bølgelengdeavhengige brytningsprinsippet (dispersjon).

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

1. Velkommen til Hvitlys-prisme
2. Velg prismet
3. Trykk Spill av
4. Hvitt lys sprer seg
5. Åpne Egenskaper-panelet
6. Du klarte det!

Åpne den interaktive simuleringen for å bygge scenen, trykk Spill av, og utforsk med målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.

Åpne interaktiv lab →

Last ned arbeidsark →

Snells brytningslov