Hranol láme svetlo: uhol výchylky

1 · Predikuj

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?

• 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.

2 · Priprav

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.

3 · Zbieraj údaje

Zaznamenaj výchylku δ (os y) verzus uhol dopadu θ₁ (os x) pre svoje tri pokusy. Klesá δ na minimum niekde v strede?

4 · Analyzuj

1. 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.
2. 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.

5 · Rozšír

1. 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.
2. 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).

Fyzika za týmto experimentom

← Späť na experiment

138 bezplatných tlačiteľných pracovných listov z fyziky