Optik

Vattenprisma (regnbåge)

Vatten (n≈1.33) ger mycket mindre dispersion än glas — den försiktiga spridning som målar en regnbåge.

Vattenprisma (regnbåge) — interaktiv Optik-simulering. Vatten (n≈1.33) ger mycket mindre dispersion än glas — den försiktiga spridning som målar en regnbåge. Gratis virtuellt fysiklabb i webbläsaren med SI-mätningar i realtid och en guidad genomgång.

Dispersion i vatten

Vatten (n≈1.33) dispergerar betydligt mindre än glas — den milda spridning som målar en regnbåge.

Vattnets måttliga index (≈1.33) och låga dispersion ger ett mjukt spektrum — fysiken bakom naturliga regnbågar där små vattendroppar fungerar som prismor. Mindre spridning än glas men tillräckligt för att synligt separera färger.

• n ≈ 1.33
• Mild regnbågsspridning

Undersökningsblad

Planera frågan innan du öppnar labbet

Sammanfattningen speglar den förrenderade sidan: drivande fråga, konkurrerande förutsägelser, variablernas roller, styrande lagar, uppställning, analys- och utvidgningsfrågor förblir synliga och i den här ordningen.

Drivande fråga

Vatten har ett lägre brytningsindex (n ≈ 1.33) än glas. Avviker ett vattenfyllt prisma ljuset mindre än ett motsvarande glasprisma?

Förutsägelser att väga

• Ja — vattnets lägre index betyder mindre böjning vid varje yta, alltså mindre total avvikelse än för ett glasprisma med samma spetsvinkel.
• Ett vattenprisma avviker ljuset mer än glas.
• Avvikelsen är densamma oavsett mediets index.

Variablernas roller

Det du ställer in:

• Infallsvinkel θ₁ (°)

Det du mäter:

• Total avvikelse δ (°)

Så går undersökningen till

1. Öppna förinställningen Vattenprisma och tryck på Återställ. Detta vattenfyllda prisma har spetsvinkeln A = 60°, index n = 1.33.
2. Aktivera avläsningen av totala avvikelsen.
3. Ställ in infallsvinkeln för varje försök och notera den totala avvikelsen.

Styrande ekvation

Medier med lägre index avviker mindre — δ = θ₁ + θ₄ − A

Vattnets brytningsindex (1.33) är lägre än för typiskt glas (1.5–1.66), så ett vattenprisma böjer ljuset svagare vid varje yta — mindre total avvikelse δ = θ₁ + θ₄ − A vid samma spetsvinkel och infall.

Det det utskrivbara arbetsbladet ber eleverna räkna ut

• Beräkna för ett försök θ₂ = asin(sin θ₁/n), θ₃ = A − θ₂, θ₄ = asin(n·sin θ₃), sedan δ = θ₁ + θ₄ − A, med n = 1.33. Jämför med tabellen.
• Jämför dina avvikelsevärden med white-light-prism-experimentets (samma spetsvinkel, högre index). Förklara varför vattnets lägre index ger mindre avvikelse vid varje matchande infallsvinkel.

Var det här syns utanför labbet

• En regnbåge är i grunden miljontals små sfäriska vattendroppar som fungerar som 'prismor' och bryter och internt reflekterar solljus. Förklara varför vattnets relativt måttliga dispersion (jämfört med glas) ändå ger ett synligt, om än något mindre livligt, spektrum i en regnbåge.
• I detta experiment bildar flint-prism (n≈1.66), white-light-prism/kronglas (n=1.5) och water-prism (n=1.33) en tydlig trend: tätare optiska medier sprider och avviker ljuset mer. Förklara varför denna trend följer samma fysik som tir-experimentets trend för gränsvinkeln.

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

1. Välkommen till Vattenprisma
2. Välj prisman
3. Tryck på Spela upp
4. Mild spridning i vatten
5. Öppna panelen Egenskaper
6. Klart!

Öppna den interaktiva simuleringen för att bygga scenen, tryck på Spela och utforska med mätningar i realtid och en guidad genomgång.

Öppna interaktivt labb →

Ladda ner labblad →

Snells brytningslag