Een prisma buigt licht: de afwijkingshoek

1 · Voorspel

Licht dat een glazen prisma binnentreedt, buigt (breekt) aan elk vlak en komt afwijkend van zijn oorspronkelijke richting weer naar buiten. Verandert een andere invalshoek op het eerste vlak de totale afwijking altijd in dezelfde richting?

• De afwijking neemt altijd toe wanneer de invalshoek toeneemt.
• Nee — de afwijking heeft in feite een minimum bij een specifieke invalshoek, geen simpel stijgende of dalende trend.
• De afwijking neemt altijd af wanneer de invalshoek toeneemt.

2 · Opstelling

1. Open de voorinstelling white-light-prism en druk op Herstel. Dit kroonglasprisma heeft tophoek A = 60°, index n = 1.5.
2. Zet de aflezing van de totale afwijking aan.
3. Stel voor elke meting de invalshoek op het eerste vlak in en noteer de totale afwijking.

3 · Verzamel gegevens

Zet voor je drie metingen de afwijking δ (y-as) uit tegen de invalshoek θ₁ (x-as). Zakt δ ergens in het midden naar een minimum?

4 · Analyseer

1. Reken voor één meting θ₂ = asin(sin θ₁/n) uit (Snell op het eerste vlak), θ₃ = A − θ₂ (prismageometrie), θ₄ = asin(n·sin θ₃) (Snell op het tweede vlak) en daarna δ = θ₁ + θ₄ − A. Vergelijk met de tabel.
2. Leg uit waarom de afwijking geen eenvoudige monotone functie van de invalshoek is — de geometrie van het prisma (buigen aan TWEE vlakken) creëert een echt minimum bij de hoek van symmetrische doorgang, direct onderzocht in het min-deviation-experiment.

5 · Verdiep

1. Wit licht bevat veel golflengten, elk met een iets andere brekingsindex (dispersie) — dus elke kleur wijkt een iets andere hoeveelheid af, waardoor wit licht uitwaaiert in een zichtbaar spectrum. Dit experiment gebruikt één representatieve index; echt wit licht spreidt uit in een regenboog.
2. Een regenboog ontstaat doordat zonlicht breekt en intern reflecteert binnen bolvormige regendruppels — een complexere geometrie dan dit prisma met platte vlakken, maar aangedreven door exact hetzelfde principe van golflengte-afhankelijke breking (dispersie).

De natuurkunde achter dit experiment

← Terug naar experiment

138 gratis printbare labwerkbladen voor natuurkunde