Et prisme bøyer lys: avbøyningsvinkelen

1 · Prediker

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?

• 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.

2 · Oppsett

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.

3 · Samle inn data

Plott avbøyning δ (y-akse) mot innfallsvinkel θ₁ (x-akse) for dine tre forsøk. Dulker δ ned til et minimum et sted i midten?

4 · Analyser

1. 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.
2. 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.

5 · Utvid

1. 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.
2. 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).

Fysikken bak dette eksperimentet

← Tilbake til eksperimentet

138 gratis, utskrivbare fysikk-arbeidsark