Призма заломлює світло: кут відхилення

1 · Прогноз

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?

• 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.

2 · Установка

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.

3 · Збір даних

Побудуйте відхилення δ (вісь y) проти кута падіння θ₁ (вісь x) для трьох замірів. Чи δ опускається до мінімуму десь посередині?

4 · Аналіз

1. 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.
2. 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.

5 · Поглиблення

1. 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.
2. 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).

Фізика цього експерименту

← Назад до експерименту