ทัศนศาสตร์
ปริซึมน้ำ (รุ้ง)
น้ำ (n≈1.33) กระจายสีน้อยกว่าแก้วมาก — การกระจายเบา ๆ ที่วาดรุ้ง
ปริซึมน้ำ (รุ้ง) — การจำลองทัศนศาสตร์แบบโต้ตอบ น้ำ (n≈1.33) กระจายสีน้อยกว่าแก้วมาก — การกระจายเบา ๆ ที่วาดรุ้ง ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์เสมือนบนเบราว์เซอร์ที่ใช้ฟรี พร้อมการวัด SI แบบสดและบทแนะนำ
การกระจายแสงของน้ำ
น้ำ (n≈1.33) กระจายแสงน้อยกว่าแก้วมาก — การกระจายที่นุ่มนวลที่วาดรุ้งกินน้ำ
ดัชนีหักเหปานกลางของน้ำ (≈1.33) และการกระจายแสงต่ำสร้างสเปกตรัมที่นุ่มนวล—ฟิสิกส์เบื้องหลังรุ้งกินน้ำตามธรรมชาติที่หยดน้ำเล็กๆ ทำหน้าที่เป็นปริซึม กระจายน้อยกว่าแก้วแต่เพียงพอที่จะแยกสีให้เห็นได้ชัด
- n ≈ 1.33
- การกระจายสีรุ้งแบบนุ่มนวล
สรุปการสืบสวน
วางแผนคำถามก่อนเปิดห้องแล็บ
บทสรุปสะท้อนหน้าที่เรนเดอร์ล่วงหน้า คำถามขับเคลื่อน คำทำนายที่ขัดแย้งกัน บทบาทตัวแปร กฎที่ควบคุม การตั้งค่า การวิเคราะห์ และโจทย์ต่อยอดยังแสดงและเรียงตามลำดับนี้
คำถามขับเคลื่อน
น้ำมีดัชนีหักเหต่ำกว่ากระจก (n ≈ 1.33) ปริซึมบรรจุน้ำเบี่ยงเบนแสงน้อยกว่าปริซึมกระจกที่เทียบเท่าหรือไม่
คำทำนายที่ต้องชั่งใจ
- ใช่ — ดัชนีต่ำกว่าของน้ำหมายถึงการโค้งน้อยกว่าที่ทุกหน้า องศาเบี่ยงเบนรวมจึงน้อยกว่าปริซึมกระจกมุมยอดเดียวกัน
- ปริซึมน้ำเบี่ยงเบนแสงมากกว่ากระจก
- องศาเบี่ยงเบนเท่ากันไม่ว่าดัชนีของตัวกลาง
บทบาทของตัวแปร
สิ่งที่คุณตั้ง:
- มุมตกกระทบ θ₁ (°)
สิ่งที่คุณวัด:
- การเบี่ยงเบนรวม δ (°)
การสืบสวนดำเนินไปอย่างไร
- เปิดพรีเซ็ท water-prism แล้วกดรีเซ็ต ปริซึมบรรจุน้ำนี้มีมุมยอด A = 60° ดัชนีหักเห n = 1.33
- เปิดค่าแสดงองศาเบี่ยงเบนรวม
- ตั้งมุมตกในแต่ละรอบแล้วบันทึกองศาเบี่ยงเบนรวม
สมการควบคุม
ตัวกลางดัชนีต่ำกว่าเบี่ยงเบนน้อยกว่า — δ = θ₁ + θ₄ − A
ดัชนีหักเหของน้ำ (1.33) ต่ำกว่ากระจกทั่วไป (1.5–1.66) ปริซึมน้ำจึงหักเหแสงที่แต่ละหน้าอ่อนกว่า ค่าเบี่ยงเบนรวม δ = θ₁ + θ₄ − A เล็กกว่าที่มุมยอดกับมุมตกกระทบเดียวกัน
สิ่งที่ใบงานพิมพ์ได้ให้นักเรียนคิด
- สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณ θ₂ = asin(sin θ₁/n), θ₃ = A − θ₂, θ₄ = asin(n·sin θ₃) แล้ว δ = θ₁ + θ₄ − A โดยใช้ n = 1.33 เทียบกับตาราง
- เทียบค่าองศาเบี่ยงเบนของคุณกับการทดลอง white-light-prism (มุมยอดเดียวกัน ดัชนีสูงกว่า) อธิบายว่าเหตุใจดัชนีที่ต่ำกว่าของน้ำจึงให้องศาเบี่ยงเบนน้อยกว่าทุกมุมตกที่ตรงกัน
สิ่งนี้ปรากฏที่ใดนอกห้องแล็บ
- รุ้งคือเลนส์ปริซึมทรงกลมจิ๋วนับล้านของหยดน้ำ หักเหและสะท้อนกลับด้านในแสงอาทิตย์ อธิบายว่าเหตุในการกระจายสีของน้ำที่เพียงเบาบาง (เทียบกับกระจก) จึงยังให้สเปกตรัมมองเห็นได้ แม้สดใสน้อยกว่า
- ตลอดการทดลองนี้ flint-prism (n≈1.66), white-light-prism/กระจกคราวน์ (n=1.5) และ water-prism (n=1.33) เป็นแนวโน้มชัดเจน ตัวกลางแสงที่หนาแน่นกว่ากระจายและเบี่ยงเบนแสงมากกว่า จงอธิบายว่าทำไมแนวโน้มนี้จึงเป็นฟิสิกส์เดียวกับแนวโน้มมุมวิกฤตของการทดลอง tir
- AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
- General High School Physics — Light & optics
- NGSS High School Physics — Wave properties
- ยินดีต้อนรับสู่ ปริซึมน้ำ
- เลือกปริซึม
- กดเล่น
- การกระจายที่นุ่มนวลในน้ำ
- เปิดแผงคุณสมบัติ
- คุณทำได้แล้ว!
เปิดการจำลองแบบโต้ตอบเพื่อสร้างฉาก กดเล่น แล้วสำรวจพร้อมการวัดสดและบทแนะนำ