Pryzmat wodny: łagodniejsza dyspersja niż szkło

1 · Prognoza

Woda ma niższy współczynnik załamania (n ≈ 1.33) niż szkło. Czy pryzmat wypełniony wodą odchyla światło mniej niż odpowiedni pryzmat szklany?

• Tak — niższy współczynnik wody znaczy mniej zginania na każdej ścianie, więc mniejsze odchylenie całkowite niż szklany pryzmat o tym samym kącie.
• Pryzmat wodny odchyla światło bardziej niż szklany.
• Odchylenie jest takie samo niezależnie od współczynnika ośrodka.

2 · Przygotowanie

1. Otwórz preset water-prism i naciśnij Reset. Ten pryzmat wypełniony wodą ma kąt łamiący A = 60°, współczynnik n = 1.33.
2. Włącz odczyt odchylenia całkowitego.
3. Ustaw kąt padania dla każdej próby i zapisz odchylenie całkowite.

3 · Zbieranie danych

Narysuj odchylenie δ (oś y) względem kąta padania θ₁ (oś x) dla trzech prób. Porównaj skalę z eksperymentem white-light-prism (szkło koronne).

4 · Analiza

1. Dla jednej próby oblicz θ₂ = asin(sin θ₁/n); θ₃ = A − θ₂; θ₄ = asin(n·sin θ₃), a potem δ = θ₁ + θ₄ − A, używając n = 1.33. Porównaj z tabelą.
2. Porównaj swoje wartości odchylenia z eksperymentem white-light-prism (ten sam kąt, wyższy współczynnik). Wyjaśnij, dlaczego niższy współczynnik wody daje mniejsze odchylenie przy każdym pasującym kącie padania.

5 · Rozszerzenie

1. Tęcza to zasadniczo miliony maleńkich kulistych kropel „pryzmatów” załamujących i wewnętrznie odbijających światło słoneczne. Wyjaśnij, dlaczego względnie skromna dyspersja wody (w porównaniu ze szkłem) wciąż daje widoczne, choć mniej wyraziste widmo w tęczy.
2. W tej serii eksperymentów flint-prism (n≈1.66), white-light-prism/szkło koronowe (n=1.5) i water-prism (n=1.33) tworzą wyraźną tendencję: gęstsze ośrodki optyczne silniej dyspersują i odchylają światło. Wyjaśnij, dlaczego ta tendencja wynika z tej samej fizyki co trend kąta granicznego w eksperymencie tir.

Fizyka tego eksperymentu

← Wróć do eksperymentu