Ett vattenprisma: Mildrare dispersion än glas

1 · Förutsäg

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

• 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.

2 · Uppbyggnad

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.

3 · Samla data

Rita avvikelsen δ (y-axeln) mot infallsvinkeln θ₁ (x-axeln) för dina tre försök. Jämför skalan med white-light-prism-experimentets (kronglas).

4 · Analysera

1. 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.
2. Jämför dina avvikelsevärden med white-light-prism-experimentets (samma spetsvinkel, högre index). Förklara varför vattnets lägre index ger mindre avvikelse vid varje matchande infallsvinkel.

5 · Utvidga

1. 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.
2. 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.

Fysiken bakom det här experimentet

← Tillbaka till experimentet

138 gratis utskrivbara labblad i fysik