Водяная призма: более мягкая дисперсия, чем у стекла

1 · Прогноз

У воды более низкий показатель (n ≈ 1.33), чем у стекла. Отклоняет ли заполненная водой призма свет меньше, чем эквивалентная стеклянная?

• Да — более низкий показатель воды значит меньшее преломление на каждой грани и меньшее полное отклонение, чем у стеклянной призмы с тем же преломляющим углом.
• Водяная призма отклоняет свет больше стекла.
• Отклонение одинаково при любом показателе среды.

2 · Подготовка

1. Откройте пресет water-prism и нажмите «Сброс». У этой наполненной водой призмы преломляющий угол A = 60°, показатель n = 1.33.
2. Включите показание полного отклонения.
3. Задайте угол падения для каждой пробы и запишите полное отклонение.

3 · Сбор данных

Постройте отклонение δ (ось y) против угла падения θ₁ (ось x) для трёх проб. Сравните масштаб с экспериментом white-light-prism (крон).

4 · Анализ

1. Для одной пробы вычислите θ₂ = asin(sin θ₁/n); θ₃ = A − θ₂; θ₄ = asin(n·sin θ₃), затем δ = θ₁ + θ₄ − A, используя n = 1.33. Сравните с таблицей.
2. Сравните значения отклонения с экспериментом white-light-prism (тот же преломляющий угол, более высокий показатель). Объясните, почему более низкий показатель воды даёт меньшее отклонение при каждом совпадающем угле.

5 · Развитие

1. Радуга — по сути миллионы крошечных сферических «призм»-капель, преломляющих и внутренне отражающих солнечный свет. Объясните, почему умеренная дисперсия воды (по сравнению со стеклом) всё же даёт видимый, хоть и менее яркий спектр радуги.
2. В этой серии экспериментов flint-prism (n≈1.66), white-light-prism/кронглас (n=1.5) и water-prism (n=1.33) образуют ясную закономерность: более плотная оптическая среда сильнее диспергирует и отклоняет свет. Объясните, почему эта закономерность следует из той же физики, что и тренд критического угла в эксперименте tir.

Физика этого эксперимента

← Вернуться к эксперименту