Vodný hranol: jemnejšia disperzia než sklo

1 · Predikuj

Voda má nižší index lomu (n ≈ 1.33) než sklo. Vychyľuje vodný hranol svetlo menej než ekvivalentný sklený hranol?

• Áno — nižší index vody znamená menej ohýbania na každej stene, takže menej celkovej výchylky než sklený hranol s tým istým vrcholovým uhlom.
• Vodný hranol vychyľuje svetlo viac než sklo.
• Výchylka je rovnaká bez ohľadu na index prostredia.

2 · Priprav

1. Otvor predvolbu vodný hranol a stlač Resetovať. Tento vodou naplnený hranol má vrcholový uhol A = 60°, index n = 1.33.
2. Zapni odčítanie celej výchylky.
3. Nastav uhol dopadu pre každý pokus a zaznamenaj celkovú výchylku.

3 · Zbieraj údaje

Zaznamenaj výchylku δ (os y) verzus uhol dopadu θ₁ (os x) pre svoje tri pokusy. Porovnaj merítko s experimentom hranol s bielym svetlom (korunové sklo).

4 · Analyzuj

1. Pre jeden pokus vypočítaj θ₂ = asin(sin θ₁/n), θ₃ = A − θ₂, θ₄ = asin(n·sin θ₃), potom δ = θ₁ + θ₄ − A, s n = 1.33. Porovnaj s tabuľkou.
2. Porovnaj svoje hodnoty výchylky s experimentom hranol s bielym svetlom (rovnaký vrcholový uhol, vyšší index). Vysvetli, prečo nižší index vody produkuje menšiu výchylku pri každom zodpovedajúcom uhle dopadu.

5 · Rozšír

1. Dúha je v podstate milióny drobných guľových „hranolov“ dažďových kvapiek lomiacich a vnútorne odrážajúcich slnečné svetlo. Vysvetli, prečo pomerne skromná disperzia vody (v porovnaní so sklom) stále produkuje viditeľné, hoci menej výrazné spektrum v dúhe.
2. Cez tento experiment, flintový hranol (n≈1.66), hranol s bielym svetlom/korunové sklo (n=1.5) a vodný hranol (n=1.33) tvoria jasný trend: hustejšie optické prostredia dispergujú a vychyľujú svetlo viac. Vysvetli, prečo tento trend nasleduje tej istej fyzike ako trend hraničného uhla experimentu úplný odraz.

Fyzika za týmto experimentom

← Späť na experiment

138 bezplatných tlačiteľných pracovných listov z fyziky