Optika

Vodna prizma (mavrica)

Voda (n≈1,33) dispergira precej manj kot steklo — blaga razprtija, ki naslika mavrico.

Vodna prizma (mavrica) — interaktivna simulacija Optika. Voda (n≈1,33) dispergira precej manj kot steklo — blaga razprtija, ki naslika mavrico. Brezplačen virtualni fizikalni laboratorij v brskalniku z živimi meritvami SI in vodenim vodnikom.

Vodna disperzija

Voda (n≈1.33) dispergira precej manj kot steklo — blaga razprtija, ki naslika mavrico.

Skromen količnik vode (≈1.33) in nizka disperzija dajeta blag spekter — fizika za naravnimi mavricami, kjer drobne kapljice vode delujejo kot prizme. Manjša razprtija kot steklo, a dovolj, da se barve vidno ločijo.

• n ≈ 1.33
• Blaga mavrična razprtija

Oris preiskave

Načrtuj vprašanje, preden odpreš laboratorij

Oris zrcali predizrisano stran: vodilno vprašanje, tekmujoča predvidevanja, vloge spremenljivk, vodilni zakoni, priprava, analiza in pozivi k razširitvi ostanejo vidni in v tem vrstnem redu.

Vodilno vprašanje

Voda ima nižji lomni količnik (n ≈ 1,33) kot steklo. Ali prizma, napolnjena z vodo, svetlobo odmakne manj kot enakovredna steklena prizma?

Predvidevanja za pretehtanje

• Da — nižji količnik vode pomeni manj upogibanja na vsaki ploskvi, torej manj skupnega odklona kot steklena prizma z istim vršičnim kotom.
• Vodna prizma svetlobo odmakne več kot steklo.
• Odklon je enak, ne glede na količnik medija.

Vloge spremenljivk

Kaj nastaviš:

• Vpadni kot θ₁ (°)

Kaj izmeriš:

• Skupni odklon δ (°)

Kako poteka preiskava

1. Odpri prednastavitev water-prism in pritisni Ponastavi. Ta z vodo napolnjena prizma ima vršični kot A = 60°, količnik n = 1.33.
2. Omogoči odčitek skupnega odklona.
3. Nastavi vpadni kot za vsak poskus in zabeleži skupni odklon.

Vodilna enačba

Nižje-količnikovi mediji odmikajo manj — δ = θ₁ + θ₄ − A

Lomni količnik vode (1.33) je nižji od tipičnega stekla (1.5–1.66), zato vodna prizma svetlobo manj močno upogne na vsaki ploskvi — manjši skupni odklon δ = θ₁ + θ₄ − A pri istem vršičnem kotu in vpadu.

Kaj natisnjivi delovni list od učencev zahteva izračunati

• Za en poskus izračunaj θ₂ = asin(sin θ₁/n), θ₃ = A − θ₂, θ₄ = asin(n·sin θ₃), nato δ = θ₁ + θ₄ − A, z n = 1.33. Primerjaj s tabelo.
• Primerjaj svoje vrednosti odklona s poskusom white-light-prism (isti vršični kot, višji količnik). Razloži, zakaj nižji količnik vode proizvede manjši odklon pri vsakem ujemajočem vpadnem kotu.

Kje se to pokaže onkraj laboratorija

• Mavrica je v bistvu milijoni drobnih sferičnih „prizem“ dežnih kapljic, ki lomijo in notranje odbijajo sončno svetlobo. Razloži, zakaj razmeroma skromna disperzija vode (glede na steklo) še vedno proizvede viden, čeprav nekoliko manj živ spekter v mavrici.
• Čez ta poskus flint-prism (n≈1.66), white-light-prism/kronovo steklo (n=1.5) in water-prism (n=1.33) tvorijo jasen trend: gostejša optična medija svetlobo dispergirajo in odmikajo močneje. Razloži, zakaj ta trend sledi isti fiziki kot trend mejnega kota poskusa tir.

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

1. Dobrodošli pri vodni prizmi
2. Izberi prizmo
3. Pritisni Predvajaj
4. Blaga razprtija v vodi
5. Odpri ploščo Lastnosti
6. Uspelo ti je!

Odpri interaktivno simulacijo, zgradi prizor, pritisni Predvajaj in raziskuj z živimi meritvami in vodenim vodnikom.

Odpri interaktivni laboratorij →

Prenesi delovni list →

Snellov zakon loma