Оптика

Призма з флінт-скла (більша дисперсія)

Густе флінт-скло (n≈1.66) заломлює сильніше й розкидає кольори ширше за коронне скло.

Призма з флінт-скла (більша дисперсія) — інтерактивне моделювання: Оптика. Густе флінт-скло (n≈1.66) заломлює сильніше й розкидає кольори ширше за коронне скло. Безкоштовна браузерна віртуальна фізична лабораторія з живими вимірюваннями в СІ та керованим заняттям.

Дисперсія флінт-скла

Густе флінт-скло (n≈1.66) заломлює сильніше та розкидає кольори ширше за коронне скло.

Флінт-скло має вищий n та сильнішу дисперсію за коронне, розкидаючи кольори більше в компактній призмі — компроміс між розміром і спектральним розділенням. Цей пресет порівнює густе флінт (n ≈ 1.66), щоб показати, чому розробники приладів свідомо обирають типи скла.

• Вище n → більший розкид
• Густе флінт-скло

Короткий опис дослідження

Сплануйте запитання, перш ніж відкрити лабораторію

Короткий відповідає передрендереній сторінці: рушійне запитання, конкуруючі прогнози, ролі змінних, керівні закони, установка, аналіз і підсилення лишаються видимими та в цьому порядку.

Рушійне запитання

Густе флінт-скло має вищий показник заломлення (n ≈ 1.66), ніж звичайне коронне скло (n ≈ 1.5). Чи відхиляє призма з вищим показником світло більше чи менше, ніж з нижчим, за того ж кута падіння та преломного кута?

Прогнози для зважування

• Менше відхилення для вищого показника.
• Більше — вищий показник сильніше заломлює світло на кожній грані, даючи більше повне відхилення.
• Відхилення не залежить від показника.

Ролі змінних

Що ви задаєте:

• Кут падіння θ₁ (°)

Що ви вимірюєте:

• Повне відхилення δ (°)

Як проходить дослідження

1. Відкрийте пресет flint-prism та натисніть «Скинути». Ця призма з флінт-скла має преломний кут A = 60°, показник n = 1.66.
2. Увімкніть показ повного відхилення.
3. Задайте кут падіння для кожного заміру та запишіть повне відхилення.

Керівне рівняння

Відхилення масштабується з показником — δ = θ₁ + θ₄ − A

За будь-якого фіксованого кута падіння та преломного кута призма з вищим показником дає більше відхилення — обидва заломлення за Снеллом (вхід та вихід) відхиляють промінь сильніше для більшого n.

Що друкований робочий аркуш пропонує учням обчислити

• Для одного заміру обчисліть θ₂ = asin(sin θ₁/n), θ₃ = A − θ₂, θ₄ = asin(n·sin θ₃), потім δ = θ₁ + θ₄ − A, з n = 1.66. Порівняйте з таблицею.
• Порівняйте ваші значення відхилення тут з експериментом white-light-prism (той самий преломний кут, нижчий показник). Поясніть, чому вищий показник флінт-скла послідовно дає більше відхилення на тих самих кутах падіння.

Де це трапляється за межами лабораторії

• Розробники об'єктивів камер комбінують елементи з коронного та флінт-скла («ахроматичний дублет»), щоб компенсувати хроматичну аберацію — бо два типи скла диспергують колір по-різному. Поясніть, чому використання лише одного типу скла, як би точно його не шліфували, не може саме по собі усунути кольорову облямівку.
• Флінт-скло розкидає ширший діапазон кольорів, ніж коронне скло, за того ж преломного кута (більше дисперсії, не лише більше відхилення). Поясніть, чому вищопоказникові скла, як флінт, схильні сильніше диспергувати світло по видимому спектру.

• AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
• General High School Physics — Light & optics
• NGSS High School Physics — Wave properties

1. Вітаємо у флінт-призмі
2. Виберіть призму
3. Натисніть «Запустити»
4. Сильна дисперсія
5. Відкрийте панель властивостей
6. У вас вийшло!

Відкрийте інтерактивне моделювання, щоб зібрати сцену, натиснути «Запустити» та дослідити з живими вимірюваннями й керованим заняттям.

Відкрити інтерактивну лабораторію →

Завантажити лабораторний аркуш →

Закон Снелла