ปริซึมโค้งแสง มุมองศาเบี่ยงเบน

1 · ทำนาย

แสงเข้าปริซึมกระจกโค้ง (หักเห) ที่ทุกหน้า ออกมาเบี่ยงเบนจากทิศเดิม การเปลี่ยนมุมตกที่หน้าแรกเปลี่ยนองศาเบี่ยงเบนรวมไปทางเดียวกันเสมอหรือไม่

• องศาเบี่ยงเบนเพิ่มขึ้นเสมอเมื่อมุมตกเพิ่ม
• ไม่ — องศาเบี่ยงเบนมีค่าต่ำสุดที่มุมตกจำเพาะหนึ่งมุม ไม่ใช่แนวโน้มเพิ่มหรือลดอย่างง่าย
• องศาเบี่ยงเบนลดลงเสมอเมื่อมุมตกเพิ่ม

2 · จัดเตรียม

1. เปิดพรีเซ็ท white-light-prism แล้วกดรีเซ็ต ปริซึมกระจกคราวน์นี้มีมุมยอด A = 60° ดัชนีหักเห n = 1.5
2. เปิดค่าแสดงองศาเบี่ยงเบนรวม
3. ตั้งมุมตกที่หน้าแรกในแต่ละรอบแล้วบันทึกองศาเบี่ยงเบนรวม

3 · เก็บข้อมูล

พล็อตองศาเบี่ยงเบน δ (แกน y) กับมุมตก θ₁ (แกน x) จากสามรอบการทดลอง δ ลงไปแตะค่าต่ำสุดที่กลาง ๆ หรือไม่

4 · วิเคราะห์

1. สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณ θ₂ = asin(sin θ₁/n) (สเนลที่หน้าแรก) θ₃ = A − θ₂ (เรขาคณิตปริซึม) θ₄ = asin(n·sin θ₃) (สเนลที่หน้าที่สอง) แล้ว δ = θ₁ + θ₄ − A เทียบกับตาราง
2. อธิบายว่าเหตุในองศาเบี่ยงเบนจึงไม่เป็นฟังก์ชันทางเดียวง่าย ๆ ของมุมตก — เรขาคณิตปริซึม (โค้งที่ “สอง” หน้า) สร้างค่าต่ำสุดแท้ที่มุมผ่านแบบสมมาตร ซึ่งสำรวจตรง ๆ ในการทดลอง min-deviation

5 · ต่อยอด

1. แสงขาวมีหลายความยาวคลื่น แต่ละค่ามีดัชนีหักเหต่างกันเล็กน้อย (การกระจายสี) — สีแต่ละสีจึงเบี่ยงเบนต่างกันเล็กน้อย กางแสงขาวเป็นสเปกตรัมที่มองเห็น การทดลองนี้ใช้ดัชนีตัวแทนค่าเดียว แสงขาวจริงกระจายเป็นรุ้ง
2. รุ้งเกิดจากแสงอาทิตย์หักเหและสะท้อนกลับด้านในหยดฝนทรงกลม — เรขาคณิตซับซ้อนกว่าปริซึมหน้าแบนนี้ แต่ขับเคลื่อนด้วยหลักการหักเหขึ้นกับความยาวคลื่น (การกระจายสี) เดียวกันพอดี

ฟิสิกส์เบื้องหลังการทดลองนี้

← กลับไปการทดลอง