Quang học

Lăng kính với ánh sáng trắng

Lăng kính khúc xạ ánh sáng lam nhiều hơn ánh sáng đỏ, nên ánh sáng trắng tỏa thành một quang phổ (δ = θ₁ + θ₄ − A).

Lăng kính với ánh sáng trắng — mô phỏng Quang học tương tác. Lăng kính khúc xạ ánh sáng lam nhiều hơn ánh sáng đỏ, nên ánh sáng trắng tỏa thành một quang phổ (δ = θ₁ + θ₄ − A). Phòng thí nghiệm vật lý ảo miễn phí trên trình duyệt với phép đo SI trực tiếp và hướng dẫn từng bước.

Tán xạ

Một lăng kính khúc xạ ánh sáng xanh nhiều hơn đỏ, vì vậy ánh sáng trắng tách thành một quang phổ (δ = θ₁ + θ₄ − A).

Định luật Snell dùng chiết suất n(λ) phụ thuộc bước sóng, vì vậy mỗi màu khúc xạ ở góc hơi khác nhau. Đỉnh lăng kính tách ánh sáng trắng thành quang phổ, với tím bị bẻ cong nhiều nhất. Sự tán sắc góc δ phụ thuộc vào góc lăng kính và số Abbe của vật liệu.

• n thay đổi theo λ
• Xanh cong nhiều hơn

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

Ánh sáng đi vào lăng kính thủy tinh bị uốn cong (khúc xạ) ở mỗi mặt, lệch khỏi hướng ban đầu. Việc thay đổi góc tới ở mặt thứ nhất có luôn làm thay đổi tổng độ lệch theo cùng một hướng không?

Dự đoán cân nặng

• Độ lệch luôn tăng khi góc tới tăng.
• Không - độ lệch thực sự có mức tối thiểu ở một số góc tới cụ thể, không phải là một xu hướng tăng hoặc giảm đơn giản.
• Độ lệch luôn giảm khi góc tới tăng.

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

1. Mở cài đặt trước white-light-prism và nhấn Reset. Lăng kính thủy tinh crown này có góc đỉnh A = 60 °, chỉ số n = 1.5 .
2. Kích hoạt tính năng đọc độ lệch tổng.
3. Đặt góc tới ở mặt đầu tiên cho mỗi phép thử và ghi lại tổng độ lệch.

phương trình điều khiển

Độ lệch lăng kính — δ = θ₁ + θ₄ − A

Tia sáng đi qua lăng kính sẽ khúc xạ ở cả hai mặt. Độ lệch tổng kết hợp cả độ cong và góc đỉnh của lăng kính: δ = θ₁ + θ₄ − A, trong đó θ₂ và θ₄ xuất phát từ định luật Snell ở mỗi mặt.

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

• Đối với một phép thử, hãy tính θ₂ = asin(sin θ₁/n) (Snell ở mặt thứ nhất), θ₃ = A − θ₂ (hình học lăng trụ), θ₄ = asin(n·sin θ₃) (Snell ở mặt thứ hai), sau đó δ = θ₁ + θ₄ − A. So sánh với bảng.
• Giải thích tại sao độ lệch không phải là một hàm đơn điệu của góc tới - hình học của lăng kính (uốn cong ở HAI mặt) tạo ra một mức tối thiểu thực sự ở góc đi qua đối xứng, được khám phá trực tiếp trong thí nghiệm độ lệch tối thiểu.

Nơi điều này xuất hiện bên ngoài phòng thí nghiệm

• Ánh sáng trắng chứa nhiều bước sóng, mỗi bước sóng có chỉ số khúc xạ (tán sắc) hơi khác nhau - vì vậy mỗi màu lệch một lượng hơi khác nhau, phân tán ánh sáng trắng thành quang phổ khả kiến. Thử nghiệm này sử dụng một chỉ mục đại diện duy nhất; ánh sáng trắng thực lan truyền thành cầu vồng.
• Cầu vồng hình thành từ sự khúc xạ của ánh sáng mặt trời và phản xạ bên trong bên trong những hạt mưa hình cầu - một dạng hình học phức tạp hơn lăng kính mặt phẳng này, nhưng được điều khiển bởi nguyên lý khúc xạ (tán sắc) phụ thuộc bước sóng giống hệt nhau.

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

1. Chào mừng đến lăng kính ánh sáng trắng
2. Chọn lăng kính
3. Nhấn Phát
4. Ánh sáng trắng tán sắc
5. Mở Trình kiểm tra
6. 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