Lăng kính uốn cong ánh sáng: Góc lệch

1 · Dự đoán

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?

• 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.

2 · Thiết lập

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.

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. δ có giảm xuống mức tối thiểu ở đâu đó ở giữa không?

4 · Phân tích

1. 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.
2. 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.

5 · Gia hạn

1. 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.
2. 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.

Vật lý đằng sau thí nghiệm này

← Quay lại thử nghiệm