Quang học

Lăng kính nước (cầu vồng)

Nước (n≈1,33) tán sắc ít hơn nhiều so với thủy tinh — độ trải màu nhẹ nhàng tạo nên cầu vồng.

Lăng kính nước (cầu vồng) — mô phỏng Quang học tương tác. Nước (n≈1,33) tán sắc ít hơn nhiều so với thủy tinh — độ trải màu nhẹ nhàng tạo nên cầu vồng. Phòng thí nghiệm vật lý ảo miễn phí trên trình duyệt với phép đo SI trực tiếp và hướng dẫn từng bước.

Tán xạ trong nước

Nước (n≈1,33) tán sắc yếu hơn nhiều so với thủy tinh — sự lan tỏa nhẹ nhàng vẽ nên cầu vồng.

Chiết suất khiêm tốn của nước (≈1,33) và độ tán sắc thấp tạo ra quang phổ nhẹ nhàng — vật lý đằng sau cầu vồng tự nhiên, nơi các giọt nước nhỏ hoạt động như lăng kính. Ít lan tỏa hơn thủy tinh, nhưng đủ để tách màu sắc rõ ràng.

n ≈ 1,33
Sự lan tỏa cầu vồng nhẹ nhàng

Tóm tắt điều tra

Lập kế hoạch câu hỏi trước khi bạn mở phòng thí nghiệm

Bản tóm tắt phản ánh trang được kết xuất trước: câu hỏi dẫn dắt, các dự đoán cạnh tranh, vai trò của biến, các định luật chi phối, phần thiết lập và các gợi ý phân tích, mở rộng vẫn hiển thị theo thứ tự này.

Câu hỏi lái xe

Nước có chiết suất thấp hơn (n ≈ 1,33) so với thủy tinh. Lăng kính chứa đầy nước có độ lệch ánh sáng nhỏ hơn lăng kính thủy tinh tương đương không?

Dự đoán cân nặng

Có - chỉ số nước thấp hơn có nghĩa là mỗi mặt ít bị uốn cong hơn, do đó độ lệch tổng ít hơn so với lăng kính thủy tinh có cùng góc đỉnh.
Lăng kính nước làm lệch ánh sáng nhiều hơn thủy tinh.
Độ lệch là như nhau bất kể chỉ số của phương tiện.

Vai trò thay đổi

Những gì bạn đặt:

Góc tới θ₁ (°)

Những gì bạn đo lường:

Tổng độ lệch δ (°)

Cuộc điều tra diễn ra như thế nào

Mở cài đặt trước water-prism và nhấn Reset. Lăng kính chứa đầy nước này có góc đỉnh A = 60 °, chỉ số n = 1.33 .
Kích hoạt tính năng đọc độ lệch tổng.
Đặt góc tới cho mỗi phép thử và ghi lại tổng độ lệch.

phương trình điều khiển

Phương tiện có chỉ số thấp hơn lệch ít hơn — δ = θ₁ + θ₄ − A

Chỉ số khúc xạ của nước ( 1.33 ) thấp hơn thủy tinh thông thường ( 1.5 – 1.66 ), do đó lăng kính nước bẻ cong ánh sáng ít mạnh hơn ở mỗi mặt — độ lệch tổng nhỏ hơn δ = θ₁ + θ₄ − A đối với cùng góc đỉnh và góc tới.

Bảng tính có thể in được yêu cầu học sinh làm gì

Đối với một lần thử, hãy tính θ₂ = asin(sin θ₁/n), θ₃ = A − θ₂, θ₄ = asin(n·sin θ₃), sau đó δ = θ₁ + θ₄ − A, sử dụng n = 1.33 . So sánh với bảng.
So sánh các giá trị độ lệch của bạn với thí nghiệm lăng kính ánh sáng trắng (cùng góc đỉnh, chỉ số cao hơn). Giải thích tại sao chỉ số thấp hơn của nước tạo ra độ lệch nhỏ hơn ở mọi góc tới phù hợp.

Nơi điều này xuất hiện bên ngoài phòng thí nghiệm

Cầu vồng về cơ bản là hàng triệu 'lăng kính' giọt nước hình cầu nhỏ khúc xạ và phản chiếu ánh sáng mặt trời bên trong. Giải thích tại sao độ phân tán tương đối khiêm tốn của nước (so với thủy tinh) vẫn tạo ra quang phổ nhìn thấy được, nếu hơi kém sống động, trong cầu vồng.
Trong thử nghiệm này, flint-prism (n≈ 1.66 ), kính white-light-prism /crown (n=1.5), và water-prism (n=1.33) tạo thành một xu hướng rõ ràng: phương tiện quang học dày đặc hơn sẽ phân tán và làm lệch ánh sáng nhiều hơn. Giải thích tại sao xu hướng này tuân theo nguyên tắc vật lý giống như xu hướng góc tới hạn của thí nghiệm thứ hai.

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

Chào mừng đến lăng kính nước
Chọn lăng kính
Nhấn Phát
Tán sắc nhẹ trong nước
Mở Trình kiểm tra
Hoàn thành!

Mở mô phỏng tương tác để xây dựng hoạt cảnh, nhấn Chạy và khám phá với các phép đo trực tiếp và bài hướng dẫn.

Mở phòng thí nghiệm tương tác →

Tải tài liệu thí nghiệm →

Định Luật Khúc Xạ Snell