Оптика

Призма з білим світлом

Призма заломлює синє сильніше за червоне, тож біле світло розгортається у спектр (δ = θ₁ + θ₄ − A).

Призма з білим світлом — інтерактивне моделювання: Оптика. Призма заломлює синє сильніше за червоне, тож біле світло розгортається у спектр (δ = θ₁ + θ₄ − A). Безкоштовна браузерна віртуальна фізична лабораторія з живими вимірюваннями в СІ та керованим заняттям.

Дисперсія

Призма заломлює синє сильніше за червоне, тож біле світло розгортається у спектр (δ = θ₁ + θ₄ − A).

Закон Снелла використовує залежний від довжини хвилі показник n(λ), тож кожен колір заломлюється на трохи інший кут. Преломний кут призми розділяє біле світло у спектр із фіолетовим, заломленим найсильніше. Кутова дисперсія δ залежить від кута призми та числа Аббе матеріалу.

• n змінюється з λ
• Синій заломлюється сильніше

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

Світло, що входить у скляну призму, заломлюється на кожній грані, виходячи відхиленим від початкового напрямку. Чи зміна кута падіння на першій грані завжди змінює повне відхилення в той самий бік?

Прогнози для зважування

• Відхилення завжди зростає зі зростанням кута падіння.
• Ні — відхилення насправді має мінімум на певному конкретному куті падіння, не просту зростаючу чи спадну тенденцію.
• Відхилення завжди спадає зі зростанням кута падіння.

Ролі змінних

Що ви задаєте:

• Кут падіння θ₁ (°)

Що ви вимірюєте:

• Повне відхилення δ (°)

Як проходить дослідження

1. Відкрийте пресет white-light-prism та натисніть «Скинути». Ця призма з коронного скла має преломний кут A = 60°, показник n = 1.5.
2. Увімкніть показ повного відхилення.
3. Задайте кут падіння на першій грані для кожного заміру та запишіть повне відхилення.

Керівне рівняння

Відхилення призми — δ = θ₁ + θ₄ − A

Промінь, що проходить крізь призму, заломлюється на обох гранях. Повне відхилення поєднує обидва згини та власний преломний кут призми: δ = θ₁ + θ₄ − A, де θ₂ та θ₄ походять із закону Снелла на кожній грані.

Що друкований робочий аркуш пропонує учням обчислити

• Для одного заміру обчисліть θ₂ = asin(sin θ₁/n) (Снелл на першій грані), θ₃ = A − θ₂ (геометрія призми), θ₄ = asin(n·sin θ₃) (Снелл на другій грані), потім δ = θ₁ + θ₄ − A. Порівняйте з таблицею.
• Поясніть, чому відхилення — не проста монотонна функція кута падіння — геометрія призми (заломлення на ДВОХ гранях) створює справжній мінімум на куті симетричного проходження, що прямо досліджується в експерименті min-deviation.

Де це трапляється за межами лабораторії

• Біле світло містить багато довжин хвиль, кожна з трохи іншим показником заломлення (дисперсія) — тож кожен колір відхиляється на трохи іншу величину, розгортаючи біле світло у видимий спектр. Цей експеримент використовує один представницький показник; справжнє біле світло розкладається у веселку.
• Веселка утворюється від сонячного світла, що заломлюється та внутрішньо відбивається всередині сферичних крапель дощу — складніша геометрія, ніж ця призма з плоскими гранями, але керована точно тим самим принципом заломлення, залежного від довжини хвилі (дисперсії).

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

1. Вітаємо в призмі з білим світлом
2. Виберіть призму
3. Натисніть «Запустити»
4. Біле світло розкладається
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