Ett prisma bryter ljuset: Avvikelsevinkeln

1 · Förutsäg

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?

• 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.

2 · Uppbyggnad

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.

3 · Samla data

Rita avvikelsen δ (y-axeln) mot infallsvinkeln θ₁ (x-axeln) för dina tre försök. Bottnar δ vid ett minimum någonstans i mitten?

4 · Analysera

1. 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.
2. 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.

5 · Utvidga

1. 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.
2. 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).

Fysiken bakom det här experimentet

← Tillbaka till experimentet

138 gratis utskrivbara labblad i fysik