Óptica

Prisma de água (arco-íris)

Água (n≈1,33) dispersa muito menos que vidro — o espalhamento suave que pinta um arco-íris.

Prisma de água (arco-íris) — simulação interativa de Óptica. Água (n≈1,33) dispersa muito menos que vidro — o espalhamento suave que pinta um arco-íris. Laboratório virtual de física gratuito no navegador com medições SI ao vivo e tutorial guiado.

Dispersão em água

A água (n≈1.33) dispersa muito menos que o vidro: a suave separação que pinta um arco-íris.

O modesto índice da água (≈1.33) e sua baixa dispersão produzem um espectro suave — a física por trás dos arco-íris naturais, onde minúsculas gotículas de água agem como prismas. Menos espalhamento que o vidro, mas suficiente para separar as cores visivelmente.

• n ≈ 1.33
• Espalhamento suave do arco-íris

Resumo da investigação

Planeje a pergunta antes de abrir o laboratório

O resumo espelha a página pré-renderizada: a pergunta orientadora, as previsões concorrentes, os papéis das variáveis, as leis governantes, a configuração e os prompts de análise e extensão permanecem visíveis e nesta ordem.

Pergunta de direção

A água tem um índice de refração mais baixo (n ≈ 1.33) que o vidro. Um prisma cheio de água desvia menos a luz do que um prisma de vidro equivalente?

Previsões para pesar

• Sim - o índice mais baixo da água significa menos curvatura em cada face, portanto, menos desvio total do que um prisma de vidro com o mesmo ângulo de vértice.
• Um prisma de água desvia mais a luz do que o vidro.
• O desvio é o mesmo independentemente do índice do meio.

Papéis variáveis

O que você definiu:

• Ângulo de incidência θ₁ (°)

O que você mede:

• Desvio total δ (°)

Como funciona a investigação

1. Abra a predefinição de prisma de água e pressione Redefinir. Este prisma cheio de água tem ângulo de vértice A = 60°, índice n = 1.33.
2. Ative a leitura do desvio total.
3. Defina o ângulo de incidência para cada tentativa e registre o desvio total.

Equação governante

Mídia de índice inferior desvia menos — δ = θ₁ + θ₄ − A

O índice de refração da água (1.33) é inferior ao do vidro típico (1.5 – 1.66), então um prisma de água curva a luz com menos força em cada face - desvio total menor δ = θ₁ + θ₄ − A para o mesmo ângulo de vértice e incidência.

O que a planilha para impressão pede aos alunos que resolvam

• Para uma tentativa, calcule θ₂ = asin(sin θ₁/n), θ₃ = A − θ₂, θ₄ = asin(n·sin θ₃), então δ = θ₁ + θ₄ − A, usando n = 1.33. Compare com a tabela.
• Compare seus valores de desvio com os do experimento de prisma de luz branca (mesmo ângulo de vértice, índice mais alto). Explique por que o índice mais baixo da água produz desvios menores em todos os ângulos de incidência correspondentes.

Onde isso aparece além do laboratório

• Um arco-íris é essencialmente composto por milhões de minúsculos 'prismas' esféricos de gotículas de água que refratam e refletem internamente a luz solar. Explique por que a dispersão relativamente modesta da água (em comparação com o vidro) ainda produz um espectro visível, embora um pouco menos vívido, em um arco-íris.
• Ao longo deste experimento, prisma de pedra (n≈1.66), prisma de luz branca/coroa de vidro (n = 1.5) e prisma de água (n = 1.33) formam uma tendência clara: meios ópticos mais densos dispersam e desviam mais a luz. Explique por que essa tendência segue a mesma física da tendência do ângulo crítico do experimento tir.

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

1. Bem-vindo ao prisma de água
2. Selecione o prisma
3. Pressione Reproduzir
4. Dispersão suave em água
5. Abra o Inspetor
6. Você conseguiu!

Abra a simulação interativa para construir a cena, pressione Reproduzir e explore com medições em tempo real e um tutorial guiado.

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Lei de Snell da Refração