ทัศนศาสตร์
ปริซึมแสงขาว
ปริซึมหักเหแสงสีน้ำเงินมากกว่าแสงสีแดง ทำให้แสงขาวกระจายออกเป็นสเปกตรัม (δ = θ₁ + θ₄ − A)
ปริซึมแสงขาว — การจำลองทัศนศาสตร์แบบโต้ตอบ ปริซึมหักเหแสงสีน้ำเงินมากกว่าแสงสีแดง ทำให้แสงขาวกระจายออกเป็นสเปกตรัม (δ = θ₁ + θ₄ − A) ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์เสมือนบนเบราว์เซอร์ที่ใช้ฟรี พร้อมการวัด SI แบบสดและบทแนะนำ
การกระจายแสง
ปริซึมหักเหแสงสีน้ำเงินมากกว่าสีแดง แสงขาวจึงกระจายออกเป็นสเปกตรัม (δ = θ₁ + θ₄ − A)
กฎของสเนลใช้ดัชนีที่ขึ้นกับความยาวคลื่น n(λ) ดังนั้นแต่ละสีจึงหักเหด้วยมุมที่ต่างกันเล็กน้อย ยอดปริซึมแยกแสงขาวเป็นสเปกตรัมโดยสีม่วงบิดมากที่สุด การกระจายเชิงมุม δ ขึ้นอยู่กับมุมปริซึมและเลขแอบบีของวัสดุ
- n เปลี่ยนแปลงตาม λ
- สีน้ำเงินหักเหมากกว่า
สรุปการสืบสวน
วางแผนคำถามก่อนเปิดห้องแล็บ
บทสรุปสะท้อนหน้าที่เรนเดอร์ล่วงหน้า คำถามขับเคลื่อน คำทำนายที่ขัดแย้งกัน บทบาทตัวแปร กฎที่ควบคุม การตั้งค่า การวิเคราะห์ และโจทย์ต่อยอดยังแสดงและเรียงตามลำดับนี้
คำถามขับเคลื่อน
แสงเข้าปริซึมกระจกโค้ง (หักเห) ที่ทุกหน้า ออกมาเบี่ยงเบนจากทิศเดิม การเปลี่ยนมุมตกที่หน้าแรกเปลี่ยนองศาเบี่ยงเบนรวมไปทางเดียวกันเสมอหรือไม่
คำทำนายที่ต้องชั่งใจ
- องศาเบี่ยงเบนเพิ่มขึ้นเสมอเมื่อมุมตกเพิ่ม
- ไม่ — องศาเบี่ยงเบนมีค่าต่ำสุดที่มุมตกจำเพาะหนึ่งมุม ไม่ใช่แนวโน้มเพิ่มหรือลดอย่างง่าย
- องศาเบี่ยงเบนลดลงเสมอเมื่อมุมตกเพิ่ม
บทบาทของตัวแปร
สิ่งที่คุณตั้ง:
- มุมตกกระทบ θ₁ (°)
สิ่งที่คุณวัด:
- การเบี่ยงเบนรวม δ (°)
การสืบสวนดำเนินไปอย่างไร
- เปิดพรีเซ็ท white-light-prism แล้วกดรีเซ็ต ปริซึมกระจกคราวน์นี้มีมุมยอด A = 60° ดัชนีหักเห n = 1.5
- เปิดค่าแสดงองศาเบี่ยงเบนรวม
- ตั้งมุมตกที่หน้าแรกในแต่ละรอบแล้วบันทึกองศาเบี่ยงเบนรวม
สมการควบคุม
การเบี่ยงเบนของปริซึม — δ = θ₁ + θ₄ − A
ลำแสงที่ผ่านปริซึมหักเหทั้งสองหน้า ค่าเบี่ยงเบนรวมประกอบจากการหักเหทั้งสองครั้งกับมุมยอดของปริซึมเอง: δ = θ₁ + θ₄ − A โดย θ₂ กับ θ₄ มาจากกฎสเนลที่แต่ละหน้า
สิ่งที่ใบงานพิมพ์ได้ให้นักเรียนคิด
- สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณ θ₂ = asin(sin θ₁/n) (สเนลที่หน้าแรก) θ₃ = A − θ₂ (เรขาคณิตปริซึม) θ₄ = asin(n·sin θ₃) (สเนลที่หน้าที่สอง) แล้ว δ = θ₁ + θ₄ − A เทียบกับตาราง
- อธิบายว่าเหตุในองศาเบี่ยงเบนจึงไม่เป็นฟังก์ชันทางเดียวง่าย ๆ ของมุมตก — เรขาคณิตปริซึม (โค้งที่ “สอง” หน้า) สร้างค่าต่ำสุดแท้ที่มุมผ่านแบบสมมาตร ซึ่งสำรวจตรง ๆ ในการทดลอง min-deviation
สิ่งนี้ปรากฏที่ใดนอกห้องแล็บ
- แสงขาวมีหลายความยาวคลื่น แต่ละค่ามีดัชนีหักเหต่างกันเล็กน้อย (การกระจายสี) — สีแต่ละสีจึงเบี่ยงเบนต่างกันเล็กน้อย กางแสงขาวเป็นสเปกตรัมที่มองเห็น การทดลองนี้ใช้ดัชนีตัวแทนค่าเดียว แสงขาวจริงกระจายเป็นรุ้ง
- รุ้งเกิดจากแสงอาทิตย์หักเหและสะท้อนกลับด้านในหยดฝนทรงกลม — เรขาคณิตซับซ้อนกว่าปริซึมหน้าแบนนี้ แต่ขับเคลื่อนด้วยหลักการหักเหขึ้นกับความยาวคลื่น (การกระจายสี) เดียวกันพอดี
- AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
- General High School Physics — Light & optics
- NGSS High School Physics — Wave properties
- ยินดีต้อนรับสู่ ปริซึมแสงขาว
- เลือกปริซึม
- กดเล่น
- แสงขาวกระจายออก
- เปิดแผงคุณสมบัติ
- คุณทำได้แล้ว!
เปิดการจำลองแบบโต้ตอบเพื่อสร้างฉาก กดเล่น แล้วสำรวจพร้อมการวัดสดและบทแนะนำ