Optica

Waterprisma (regenboog)

Water (n≈1.33) dispergeert veel minder dan glas — de zachte spreiding die een regenboog schildert.

Waterprisma (regenboog) — interactieve Optica-simulatie. Water (n≈1.33) dispergeert veel minder dan glas — de zachte spreiding die een regenboog schildert. Gratis virtueel natuurkundelab in de browser met live SI-metingen en een begeleide rondleiding.

Dispersie in water

Water (n≈1.33) dispergeert veel minder dan glas — de zachte spreiding die een regenboog tekent.

De bescheiden index van water (≈1.33) en lage dispersie geven een zacht spectrum — de natuurkunde achter natuurlijke regenbogen waarin kleine waterdruppels als prisma's werken. Minder spreiding dan glas, maar genoeg om kleuren zichtbaar te scheiden.

• n ≈ 1.33
• Zachte regenboogspreiding

Onderzoeksnota

Plan de vraag voordat je het lab opent

De samenvatting spiegelt de voorgerenderde pagina: leidende vraag, concurrerende voorspellingen, rollen van variabelen, bepalende wetten, opstelling, analyse- en verdiepingsvragen blijven zichtbaar en in deze volgorde.

Leidende vraag

Water heeft een lagere brekingsindex (n ≈ 1.33) dan glas. Wijkt een met water gevuld prisma licht minder af dan een gelijkwaardig glazen prisma?

Voorspellingen om te wegen

• Ja — de lagere index van water betekent minder breking aan elk vlak, dus minder totale afwijking dan een glazen prisma met dezelfde tophoek.
• Een waterprisma wijkt licht meer af dan glas.
• De afwijking is hetzelfde, ongeacht de index van het medium.

Rollen van variabelen

Wat je instelt:

• Invallingshoek θ₁ (°)

Wat je meet:

• Totale afwijking δ (°)

Hoe het onderzoek verloopt

1. Open de voorinstelling water-prism en druk op Herstel. Dit met water gevulde prisma heeft tophoek A = 60°, index n = 1.33.
2. Zet de aflezing van de totale afwijking aan.
3. Stel voor elke meting de invalshoek in en noteer de totale afwijking.

Leidende vergelijking

Media met lagere index wijken minder af — δ = θ₁ + θ₄ − A

De brekingsindex van water (1.33) is lager dan die van typisch glas (1.5–1.66), dus een waterprisma buigt licht aan elk vlak minder sterk — kleinere totale afwijking δ = θ₁ + θ₄ − A bij dezelfde tophoek en invalshoek.

Wat het uitprintbare werkblad leerlingen laat uitwerken

• Reken voor één meting θ₂ = asin(sin θ₁/n), θ₃ = A − θ₂, θ₄ = asin(n·sin θ₃) en daarna δ = θ₁ + θ₄ − A uit, met n = 1.33. Vergelijk met de tabel.
• Vergelijk je afwijkingswaarden met die van het white-light-prism-experiment (dezelfde tophoek, hogere index). Leg uit waarom de lagere index van water bij elke overeenkomende invalshoek een kleinere afwijking oplevert.

Waar dit buiten het lab opduikt

• Een regenboog is in wezen miljoenen piepkleine bolvormige waterdruppel-'prisma's' die zonlicht breken en intern reflecteren. Leg uit waarom de relatief bescheiden dispersie van water (vergeleken met glas) in een regenboog nog steeds een zichtbaar, zij het wat minder levendig spectrum produceert.
• Over dit experiment heen vormen flint-prism (n≈1.66), white-light-prism/kroonglas (n=1.5) en water-prism (n=1.33) een duidelijke trend: dichtere optische media dispergeren en wijken licht meer af. Leg uit waarom deze trend dezelfde natuurkunde volgt als de grenshoektrend van het tir-experiment.

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

1. Welkom bij Waterprisma
2. Selecteer het prisma
3. Druk op Start
4. Zachte spreiding in water
5. Open het eigenschappenpaneel
6. Gelukt!

Open de interactieve simulatie om de scène te bouwen, druk op Start en verken met live metingen en een begeleide rondleiding.

Interactief lab openen →

Werkblad downloaden →

De brekingswet van Snellius