Optika

Hranol s bielym svetlom

Hranol láme modré viac než červenú, takže biele svetlo sa rozvetví do spektra (δ = θ₁ + θ₄ − A).

Hranol s bielym svetlom — interaktívna simulácia Optika. Hranol láme modré viac než červenú, takže biele svetlo sa rozvetví do spektra (δ = θ₁ + θ₄ − A). Bezplatné virtuálne fyzikálne laboratórium v prehliadači so živými SI meraniami a sprievodcom.

Disperzia

Hranol láme modrú viac než červenú, takže biele svetlo sa rozloží do spektra (δ = θ₁ + θ₄ − A).

Snellov zákon používa index n(λ) závislý od vlnovej dĺžky, takže každá farba sa láme o mierne odlišný uhol. Vrchol hranolu rozdeľuje biele svetlo na spektrum s fialovou ohnutou najviac. Uhlová disperzia δ závisí od uhla hranolu a Abbeho čísla materiálu.

• n sa mení s λ
• Modrá sa láme viac

Prehľad skúmania

Naplánuj otázku ešte pred otvorením laboratória

Stručný opis zrkadlí predrenderovanú stránku: hlavná otázka, súťažiace predikcie, úlohy premenných, riadiace zákony, postavenie, analýza a rozširujúce podnety zostávajú viditeľné a v tomto poradí.

Hlavná otázka

Svetlo vchádzajúce do skleneného hranola sa láme (lomí) na každej stene, vychádzajúc vychýlené zo svojho pôvodného smeru. Mení zmena uhla dopadu na prvej stene vždy celkovú výchylku tým istým smerom?

Predikcie na zváženie

• Výchylka vždy rastie, keď uhol dopadu rastie.
• Nie — výchylka má v skutočnosti minimum pri nejakom konkrétnom uhle dopadu, nie jednoduchý rastúci alebo klesajúci trend.
• Výchylka vždy klesá, keď uhol dopadu rastie.

Úlohy premenných

Čo nastavuješ:

• Uhol dopadu θ₁ (°)

Čo meriaš:

• Celková výchylka δ (°)

Ako skúmanie prebieha

1. Otvor predvolbu hranol s bielym svetlom a stlač Resetovať. Tento korunovo-sklenený hranol má vrcholový uhol A = 60°, index n = 1.5.
2. Zapni odčítanie celej výchylky.
3. Nastav uhol dopadu na prvej stene pre každý pokus a zaznamenaj celkovú výchylku.

Riadiaca rovnica

Výchylka hranola — δ = θ₁ + θ₄ − A

Lúč prechádzajúci hranolom sa láme na oboch stenách. Celková výchylka kombinuje oba ohyby a vlastný vrcholový uhol hranola: δ = θ₁ + θ₄ − A, kde θ₂ a θ₄ pochádzajú zo Snellovho zákona na každej stene.

Čo má študentov naučiť tlačiteľný list

• Pre jeden pokus vypočítaj θ₂ = asin(sin θ₁/n) (Snell na prvej stene), θ₃ = A − θ₂ (geometria hranola), θ₄ = asin(n·sin θ₃) (Snell na druhej stene), potom δ = θ₁ + θ₄ − A. Porovnaj s tabuľkou.
• Vysvetli, prečo výchylka nie je jednoduchá monotónna funkcia uhla dopadu — geometria hranola (ohýbanie na DVOCH stenách) vytvára skutočné minimum pri uhle symetrického prechodu, preskúmanom priamo v experimente minimálna výchylka.

Kde sa to objavuje mimo laboratória

• Biele svetlo obsahuje mnoho vlnových dĺžok, každá s mierne odlišným indexom lomu (disperzia) — takže každá farba sa vychyľuje o mierne odlišnú hodnotu, rozvíjajúc biele svetlo do viditeľného spektra. Tento experiment používa jediný reprezentatívny index; skutočné biele svetlo sa rozloží do dúhy.
• Dúha vzniká zo slnečného svetla lomeného a vnútorne odradeného v guľových dažďových kvapkách — zložitejšia geometria než tento hranol s plochými stenami, ale riadená presne tým istým princípom vlnovej dĺžky závislého lomu (disperzie).

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

1. Vitaj pri hranole s bielym svetlom
2. Vyber hranol
3. Stlač Prehrať
4. Biele svetlo sa rozkladá
5. Otvor panel Vlastnosti
6. Zvládol si to!

Otvor interaktívnu simuláciu na postavenie scény, stlač Prehrať a skúmaj so živými meraniami a sprievodcom.

Otvoriť interaktívne laboratórium →

Stiahnuť pracovný list →

Snellov zákon lomu