ปริซึมน้ำ การกระจายสีอ่อนกว่ากระจก

1 · ทำนาย

น้ำมีดัชนีหักเหต่ำกว่ากระจก (n ≈ 1.33) ปริซึมบรรจุน้ำเบี่ยงเบนแสงน้อยกว่าปริซึมกระจกที่เทียบเท่าหรือไม่

• ใช่ — ดัชนีต่ำกว่าของน้ำหมายถึงการโค้งน้อยกว่าที่ทุกหน้า องศาเบี่ยงเบนรวมจึงน้อยกว่าปริซึมกระจกมุมยอดเดียวกัน
• ปริซึมน้ำเบี่ยงเบนแสงมากกว่ากระจก
• องศาเบี่ยงเบนเท่ากันไม่ว่าดัชนีของตัวกลาง

2 · จัดเตรียม

1. เปิดพรีเซ็ท water-prism แล้วกดรีเซ็ต ปริซึมบรรจุน้ำนี้มีมุมยอด A = 60° ดัชนีหักเห n = 1.33
2. เปิดค่าแสดงองศาเบี่ยงเบนรวม
3. ตั้งมุมตกในแต่ละรอบแล้วบันทึกองศาเบี่ยงเบนรวม

3 · เก็บข้อมูล

พล็อตองศาเบี่ยงเบน δ (แกน y) กับมุมตก θ₁ (แกน x) จากสามรอบการทดลอง เทียบสเกลกับการทดลอง white-light-prism (กระจกคราวน์)

4 · วิเคราะห์

1. 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
2. เทียบค่าองศาเบี่ยงเบนของคุณกับการทดลอง white-light-prism (มุมยอดเดียวกัน ดัชนีสูงกว่า) อธิบายว่าเหตุใจดัชนีที่ต่ำกว่าของน้ำจึงให้องศาเบี่ยงเบนน้อยกว่าทุกมุมตกที่ตรงกัน

5 · ต่อยอด

1. รุ้งคือเลนส์ปริซึมทรงกลมจิ๋วนับล้านของหยดน้ำ หักเหและสะท้อนกลับด้านในแสงอาทิตย์ อธิบายว่าเหตุในการกระจายสีของน้ำที่เพียงเบาบาง (เทียบกับกระจก) จึงยังให้สเปกตรัมมองเห็นได้ แม้สดใสน้อยกว่า
2. ตลอดการทดลองนี้ flint-prism (n≈1.66), white-light-prism/กระจกคราวน์ (n=1.5) และ water-prism (n=1.33) เป็นแนวโน้มชัดเจน ตัวกลางแสงที่หนาแน่นกว่ากระจายและเบี่ยงเบนแสงมากกว่า จงอธิบายว่าทำไมแนวโน้มนี้จึงเป็นฟิสิกส์เดียวกับแนวโน้มมุมวิกฤตของการทดลอง tir

ฟิสิกส์เบื้องหลังการทดลองนี้

← กลับไปการทดลอง