Призма отклоняет свет: угол отклонения

1 · Прогноз

Свет, входя в стеклянную призму, преломляется на каждой грани и выходит отклонённым от исходного направления. Меняет ли изменение угла падения на первой грани полное отклонение всегда в одну сторону?

• Отклонение всегда растёт с углом падения.
• Нет — отклонение имеет минимум при некотором угле падения, а не простой рост или спад.
• Отклонение всегда убывает с углом падения.

2 · Подготовка

1. Откройте пресет white-light-prism и нажмите «Сброс». У этой призмы из кронгласа преломляющий угол A = 60°, показатель n = 1.5.
2. Включите показание полного отклонения.
3. Задайте угол падения на первой грани для каждой пробы и запишите полное отклонение.

3 · Сбор данных

Постройте отклонение δ (ось y) против угла падения θ₁ (ось x) для трёх проб. Проваливается ли δ к минимуму где-то в середине?

4 · Анализ

1. Для одной пробы вычислите θ₂ = asin(sin θ₁/n) (закон Снелла на первой грани); θ₃ = A − θ₂ (геометрия призмы); θ₄ = asin(n·sin θ₃) (закон Снелла на второй грани), затем δ = θ₁ + θ₄ − A. Сравните с таблицей.
2. Объясните, почему отклонение — не простая монотонная функция угла падения: геометрия призмы (преломление на ДВУХ гранях) создаёт настоящий минимум при угле симметричного хода, разобранном в эксперименте min-deviation.

5 · Развитие

1. Белый свет содержит много длин волн, каждая со слегка разным показателем (дисперсия) — каждый цвет отклоняется на немного разную величину, веером разворачивая белый свет в видимый спектр. Этот эксперимент использует один представительный показатель; реальный белый свет расщепляется в радугу.
2. Радуга образуется при преломлении и внутреннем отражении солнечного света в сферических каплях — геометрия сложнее, чем у плоской призмы, но движимая тем же принципом зависящего от длины волны преломления (дисперсией).

Физика этого эксперимента

← Вернуться к эксперименту