光學
火石玻璃稜鏡(色散更強)
緻密火石玻璃(n≈1.66)折射更強,將各色光分得比冕牌玻璃更開。
火石玻璃稜鏡(色散更強)——互動式光學模擬。緻密火石玻璃(n≈1.66)折射更強,將各色光分得比冕牌玻璃更開。 免費的瀏覽器物理虛擬實驗室,提供即時 SI 測量與分步引導教學。
火石玻璃色散
緻密火石玻璃(n≈1.66)折射更強,將各色光分得比冕牌玻璃更開。
燧石玻璃的折射率 n 較高、色散也比冕牌玻璃更強,能在較小的稜鏡中將色彩分散得更開 —— 這是尺寸與光譜分離之間的取捨。此預設情境以實心燧石玻璃(n ≈ 1.66)進行比較,說明儀器設計者為何會刻意選擇玻璃種類。
- 折射率越高 → 色散越大
- 密集燧石玻璃
調查簡介
在打開實驗室之前先規劃好問題
這份簡報反映預先渲染的頁面:探究問題、互相競爭的預測、變數角色、支配定律、設定,以及分析和延伸提示都會以此順序保持可見。
駕駛問題
緻密的燧石玻璃比普通冕牌玻璃(n ≈ 1.5)具有更高的折射率(n ≈ 1.66)。在相同的入射角和頂角下,折射率更高的稜鏡使光偏折得更多還是更少?
預測權重
- 偏差較小,指數較高。
- 更多 — 折射率越高,每個面上的光線彎曲越強烈,產生的總偏差越大。
- 偏差不受指數影響。
可變角色
您設定的內容:
- 入射角θ₁ (°)
您測量的內容:
- 總偏差δ (°)
調查如何進行
- 打開「燧石稜鏡(flint-prism)」預設並按重設。此燧石玻璃稜鏡的頂角為A = 60°,折射率n = 1.66。
- 啟用總偏折角讀數。
- 設定每次試驗的入射角並記錄總偏差。
控制方程
索引的偏差量表 — δ = θ₁ + θ₄ − A
在固定的入射角與頂角下,折射率越高的稜鏡產生的偏折角越大——入射與出射兩次司乃耳定律折射,都會隨n增大而使光線彎折得更厲害。
可列印的工作表要求學生完成什麼
- 對於其中一次試驗,使用n = 1.66,計算θ₂ = asin(sin θ₁/n)、θ₃ = A − θ₂、θ₄ = asin(n·sin θ₃),再計算δ = θ₁ + θ₄ − A。將結果與表格比較。
- 將此處的偏差值與 white-light-prism 實驗的偏差值進行比較(相同的頂角,較低的指數)。解釋為什麼火石玻璃的較高折射率在相同的入射角下會產生始終較大的偏差。
這在實驗室之外的地方表現出來
- 相機鏡頭設計者會結合冕牌玻璃與燧石玻璃元件(「消色差雙合透鏡」)來抵消色差——因為這兩種玻璃對顏色的色散方式不同。請解釋為什麼無論加工得多麼精確,僅使用一種玻璃都無法單獨消除色邊現象。
- 在相同頂角下,燧石玻璃比冕牌玻璃展開的色彩範圍更寬(不僅僅是偏折更多,而是色散更強)。請解釋為什麼像燧石玻璃這樣折射率更高的玻璃,往往在整個可見光譜上使光的色散更強。
- AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
- General High School Physics — Light & optics
- NGSS High School Physics — Wave properties
- 歡迎學習火石玻璃棱鏡
- 選擇棱鏡
- 播放
- 強色散
- 打開檢查器
- 完成了!
打開互動式模擬以構建場景,點擊運行,並透過即時測量和引導式教學進行探索。