Optik

prisma med vitt ljus

Ett prisma bryter blått mer än rött, så vitt ljus breder ut sig i ett spektrum (δ = θ₁ + θ₄ − A).

prisma med vitt ljus — interaktiv Optik-simulering. Ett prisma bryter blått mer än rött, så vitt ljus breder ut sig i ett spektrum (δ = θ₁ + θ₄ − A). Gratis virtuellt fysiklabb i webbläsaren med SI-mätningar i realtid och en guidad genomgång.

Dispersion

Ett prisma bryter blått mer än rött, så vitt ljus sveper ut till ett spektrum (δ = θ₁ + θ₄ − A).

Snells lag använder våglängdsberoende index n(λ), så varje färg bryts med en något annan vinkel. Ett prismas spets separerar vitt ljus till ett spektrum med violett böjt mest. Vinkeldispersionen δ beror på prismvinkeln och materialets Abbe-tal.

• n varierar med λ
• Blått bryts mer

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

Ljus som går in i ett glasprisma böjs (bryts) vid varje yta och lämnar det med avvikelse från sin ursprungliga riktning. Ändrar det att ändra infallsvinkeln vid första ytan alltid den totala avvikelsen i samma riktning?

Förutsägelser att väga

• Avvikelsen ökar alltid när infallsvinkeln ökar.
• Nej — avvikelsen har faktiskt ett minimum vid en viss specifik infallsvinkel, inte en enkel stigande eller fallande trend.
• Avvikelsen minskar alltid när infallsvinkeln ökar.

Variablernas roller

Det du ställer in:

• Infallsvinkel θ₁ (°)

Det du mäter:

• Total avvikelse δ (°)

Så går undersökningen till

1. Öppna förinställningen Vitt ljus i prisma och tryck på Återställ. Detta kronglasprisma har spetsvinkeln A = 60°, index n = 1.5.
2. Aktivera avläsningen av totala avvikelsen.
3. Ställ in infallsvinkeln vid första ytan för varje försök och notera den totala avvikelsen.

Styrande ekvation

Prismaavvikelse — δ = θ₁ + θ₄ − A

En stråle som passerar genom ett prisma bryts vid båda ytorna. Totala avvikelsen kombinerar båda böjningarna och prismats egna spetsvinkel: δ = θ₁ + θ₄ − A, där θ₂ och θ₄ kommer från Snells lag vid varje yta.

Det det utskrivbara arbetsbladet ber eleverna räkna ut

• Beräkna för ett försök θ₂ = asin(sin θ₁/n) (Snell vid första ytan), θ₃ = A − θ₂ (prismageometri), θ₄ = asin(n·sin θ₃) (Snell vid andra ytan), sedan δ = θ₁ + θ₄ − A. Jämför med tabellen.
• Förklara varför avvikelsen inte är en enkel monoton funktion av infallsvinkeln — prismats geometri (böjning vid TVÅ ytor) skapar ett äkta minimum vid vinkeln för symmetrisk passage, vilket utforskas direkt i min-deviation-experimentet.

Var det här syns utanför labbet

• Vitt ljus innehåller många våglängder, var och en med ett något olika brytningsindex (dispersion) — så varje färg avviker något olika mycket och breder ut det vita ljuset till ett synligt spektrum. Detta experiment använder ett enda representativt index; riktigt vitt ljus breder ut sig i ett regnbågsspektrum.
• En regnbåge bildas när solljus bryts och reflekteras inuti sfäriska regndroppar — en mer komplex geometri än detta prisma med plana ytor, men driven av exakt samma princip med våglängdsberoende brytning (dispersion).

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

1. Välkommen till Vitljusprisma
2. Välj prisman
3. Tryck på Spela upp
4. Vitt ljus sprids
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