Um prisma curva a luz: ângulo de desvio
1 · Prever
A luz que entra em um prisma de vidro se curva (refrata) em cada face, emergindo desviada de sua direção original. A alteração do ângulo de incidência na primeira face altera sempre o desvio total na mesma direção?
- O desvio sempre aumenta à medida que o ângulo de incidência aumenta.
- Não – o desvio, na verdade, tem um mínimo em algum ângulo de incidência específico, e não uma simples tendência crescente ou decrescente.
- O desvio sempre diminui à medida que o ângulo de incidência aumenta.
2 · Preparar
- Abra a predefinição de prisma de luz branca e pressione Redefinir. Este prisma de vidro coroa tem ângulo de vértice A = 60°, índice n = 1.5.
- Ative a leitura do desvio total.
- Defina o ângulo de incidência na primeira face para cada tentativa e registre o desvio total.
3 · Coletar Dados
| Ângulo de incidência θ₁ (°) | Desvio total δ (°) |
|---|---|
| 38.00 | |
| 48.00 | |
| 58.00 |
Plote o desvio δ (eixo y) em relação ao ângulo de incidência θ₁ (eixo x) para suas três tentativas. δ cai para um mínimo em algum lugar no meio?
4 · Analisar
- Para uma tentativa, calcule θ₂ = asin(sin θ₁/n) (Snell na primeira face), θ₃ = A − θ₂ (geometria do prisma), θ₄ = asin(n·sin θ₃) (Snell na segunda face), então δ = θ₁ + θ₄ − A. Compare com a tabela.
- Explique por que o desvio não é uma simples função monotônica do ângulo de incidência - a geometria do prisma (flexão em DUAS faces) cria um mínimo genuíno no ângulo de passagem simétrica, explorado diretamente no experimento de desvio mínimo.
5 · Aprofundar
- A luz branca contém muitos comprimentos de onda, cada um com um índice de refração (dispersão) ligeiramente diferente – portanto, cada cor se desvia em uma quantidade ligeiramente diferente, espalhando a luz branca em um espectro visível. Este experimento utiliza um único índice representativo; a verdadeira luz branca se espalha em um arco-íris.
- Um arco-íris se forma a partir da luz solar, refratando e refletindo internamente dentro de gotas de chuva esféricas - uma geometria mais complexa do que este prisma de face plana, mas impulsionada exatamente pelo mesmo princípio de refração (dispersão) dependente do comprimento de onda.
A física por trás deste experimento
Desvio do Prisma
Um raio que passa por um prisma refrata em ambas as faces. O desvio total combina as curvas e o próprio ângulo do vértice do prisma: δ = θ₁ + θ₄ − A, onde θ₂ e θ₄ vêm da lei de Snell em cada face.