Et vannprisme: mildere dispersjon enn glass

1 · Prediker

Vann har en lavere brytningsindeks (n ≈ 1,33) enn glass. Avbøyer et vannfylt prisme lyset mindre enn et tilsvarende glassprisme?

• Ja — vannets lavere indeks betyr mindre bøyning ved hver flate, så mindre total avbøyning enn et glassprisme med samme toppvinkel.
• Et vannprisme avbøyer lyset mer enn glass.
• Avbøyningen er den samme uavhengig av mediets indeks.

2 · Oppsett

1. Åpne vannprisme-forhåndsinnstillingen og trykk Nullstill. Dette vannfylte prismet har toppvinkel A = 60°, indeks n = 1,33.
2. Aktiver totalavbøyning-avlesningen.
3. Sett innfallsvinkelen for hvert forsøk og registrer den totale avbøyningen.

3 · Samle inn data

Plott avbøyning δ (y-akse) mot innfallsvinkel θ₁ (x-akse) for dine tre forsøk. Sammenlign skalaen med hvitlys-prisme (kroneglass)-eksperimentets.

4 · Analyser

1. For ett forsøk, beregn θ₂ = asin(sin θ₁/n), θ₃ = A − θ₂, θ₄ = asin(n·sin θ₃), deretter δ = θ₁ + θ₄ − A, med n = 1,33. Sammenlign med tabellen.
2. Sammenlign avbøyningsverdiene dine med hvitlys-prisme-eksperimentets (samme toppvinkel, høyere indeks). Forklar hvorfor vannets lavere indeks produserer mindre avbøyning ved hver matchende innfallsvinkel.

5 · Utvid

1. En regnbue er i praksis millioner av bittesmå kuleformede vanndråpe-«prisme» som bryter og reflekterer sollys innvendig. Forklar hvorfor vannets relativt beskjedne dispersjon (sammenlignet med glass) fortsatt produserer et synlig, om enn noe mindre levende, spektrum i en regnbue.
2. På tvers av dette eksperimentet danner flintprisme (n≈1,66), hvitlys-prisme/kroneglass (n=1,5) og vannprisme (n=1,33) en tydelig trend: tettere optiske medier dispergerer og avbøyer lyset mer. Forklar hvorfor denne trenden følger den samme fysikken som totalrefleksjon-eksperimentets grensevinkel-trend.

Fysikken bak dette eksperimentet

← Tilbake til eksperimentet

138 gratis, utskrivbare fysikk-arbeidsark