Um prisma de água: dispersão mais suave que o vidro
1 · Prever
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?
- 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.
2 · Preparar
- 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.
- Ative a leitura do desvio total.
- Defina o ângulo de incidência para cada tentativa e registre o desvio total.
3 · Coletar Dados
| Ângulo de incidência θ₁ (°) | Desvio total δ (°) |
|---|---|
| 35.00 | |
| 45.00 | |
| 55.00 |
Plote o desvio δ (eixo y) em relação ao ângulo de incidência θ₁ (eixo x) para suas três tentativas. Compare a escala com o experimento do prisma de luz branca (coroa de vidro).
4 · Analisar
- 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.
5 · Aprofundar
- 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.
A física por trás deste experimento
Mídia de índice inferior desvia menos
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.