Lăng kính nước: Phân tán nhẹ nhàng hơn thủy tinh

1 · Dự đoán

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?

• 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.

2 · Thiết lập

1. 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 .
2. Kích hoạt tính năng đọc độ lệch tổng.
3. Đặt góc tới cho mỗi phép thử và ghi lại tổng độ lệch.

3 · Thu thập dữ liệu

Vẽ biểu đồ độ lệch δ (trục y) so với góc tới θ₁ (trục x) cho ba lần thử của bạn. So sánh thang đo với thí nghiệm lăng kính ánh sáng trắng (vương miện bằng kính).

4 · Phân tích

1. 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.
2. 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.

5 · Gia hạn

1. 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.
2. 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.

Vật lý đằng sau thí nghiệm này

← Quay lại thử nghiệm