Optika

Prizma bele svetlobe

Prizma lomi modro močneje kot rdečo, zato se bela svetloba razpre v spekter (δ = θ₁ + θ₄ − A).

Prizma bele svetlobe — interaktivna simulacija Optika. Prizma lomi modro močneje kot rdečo, zato se bela svetloba razpre v spekter (δ = θ₁ + θ₄ − A). Brezplačen virtualni fizikalni laboratorij v brskalniku z živimi meritvami SI in vodenim vodnikom.

Disperzija

Prizma lomi modro močneje kot rdečo, zato se bela svetloba razpre v spekter (δ = θ₁ + θ₄ − A).

Snellov zakon uporablja od valovne dolžine odvisen količnik n(λ), zato se vsaka barva lomi za nekoliko drugačen kot. Vršiček prizme loči belo svetlobo v spekter z vijolično najbolj upognjeno. Kotna disperzija δ je odvisna od kota prizme in Abbejevega števila materiala.

• n se spreminja z λ
• Modra se upogne bolj

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

Svetloba, ki vstopa v stekleno prizmo, se upogne (lomi) na vsaki ploskvi in izide odmaknjena od svoje prvotne smeri. Ali spreminjanje vpadnega kota na prvi ploskvi vedno spremeni skupni odklon v isti smeri?

Predvidevanja za pretehtanje

• Odklon vedno raste, ko vpadni kot raste.
• Ne — odklon ima dejansko minimum pri nekem določenem vpadnem kotu, ne preprost naraščajoč ali padajoč trend.
• Odklon vedno pada, ko vpadni kot raste.

Vloge spremenljivk

Kaj nastaviš:

• Vpadni kot θ₁ (°)

Kaj izmeriš:

• Skupni odklon δ (°)

Kako poteka preiskava

1. Odpri prednastavitev white-light-prism in pritisni Ponastavi. Ta prizma iz kronovega stekla ima vršični kot A = 60°, količnik n = 1.5.
2. Omogoči odčitek skupnega odklona.
3. Nastavi vpadni kot na prvi ploskvi za vsak poskus in zabeleži skupni odklon.

Vodilna enačba

Odklon prizme — δ = θ₁ + θ₄ − A

Žarek, ki gre skozi prizmo, se lomi na obeh ploskvah. Skupni odklon združi oba upogiba in lastni vršični kot prizme: δ = θ₁ + θ₄ − A, kjer θ₂ in θ₄ izhajata iz Snellovega zakona na vsaki ploskvi.

Kaj natisnjivi delovni list od učencev zahteva izračunati

• Za en poskus izračunaj θ₂ = asin(sin θ₁/n) (Snell na prvi ploskvi), θ₃ = A − θ₂ (geometrija prizme), θ₄ = asin(n·sin θ₃) (Snell na drugi ploskvi), nato δ = θ₁ + θ₄ − A. Primerjaj s tabelo.
• Razloži, zakaj odklon ni preprosta monotona funkcija vpadnega kota — geometrija prizme (upogibanje na DVEH ploskvah) ustvari pravi minimum pri kotu simetričnega prehoda, neposredno raziskanem v poskusu min-deviation.

Kje se to pokaže onkraj laboratorija

• Bela svetloba vsebuje mnogo valovnih dolžin, vsaka z nekoliko drugačnim lomnim količnikom (disperzija) — zato se vsaka barva odmakne za nekoliko drugačen znesek in bela svetloba se razpre v viden spekter. Ta poskus uporablja en sam predstavitveni količnik; prava bela svetloba se razpre v mavrico.
• Mavrica nastane iz sončne svetlobe, ki se lomi in notranje odbija znotraj sferičnih dežnih kapljic — bolj zapletena geometrija kot ta prizma z ravnimi ploskvami, a gnana z natanko istim načelom loma, odvisnega od valovne dolžine (disperzije).

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

1. Dobrodošli pri prizmi bele svetlobe
2. Izberi prizmo
3. Pritisni Predvajaj
4. Bela svetloba se razpre
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