棱鏡彎曲光線：偏差角

1·預測

進入玻璃棱鏡的光在每個面上彎曲（折射），偏離其原始方向。改變第一個面的入射角是否總是會改變同一方向的總偏差？

• 偏差總是隨著入射角的增加而增加。
• 否——偏差實際上在某些特定的入射角處具有最小值，而不是簡單的增加或減少趨勢。
• 偏差總是隨著入射角的增加而減少。

2·設定

1. 打開「白光稜鏡（white-light-prism）」預設並按重設。此冕牌玻璃稜鏡的頂角為A = 60°，折射率n = 1.5。
2. 啟用總偏折角讀數。
3. 設定每次試驗第一個面的入射角並記錄總偏差。

3·收集數據

針對三次試驗，繪製偏折δ（Y軸）相對入射角θ₁（x軸）的關係圖。δ是否會在中間某處降到最小值？

4·分析

1. 對於其中一次試驗，計算θ₂ = asin(sin θ₁/n)（第一面的司乃耳定律）、θ₃ = A − θ₂（稜鏡幾何）、θ₄ = asin(n·sin θ₃)（第二面的司乃耳定律），再計算δ = θ₁ + θ₄ − A。將結果與表格比較。
2. 解釋為什麼偏差不是入射角的簡單單調函數 - 棱鏡的幾何形狀（在兩個面彎曲）在對稱通過角處產生真正的最小值，這在 min-deviation 實驗中直接進行了探索。

5·擴展

1. 白光包含許多波長，每個波長的折射率（色散）略有不同，因此每種顏色的偏差量略有不同，將白光扇入可見光譜。本實驗使用單一代表性指標；真正的白光擴散成彩虹。
2. 彩虹是陽光在球形雨滴內部折射並內反射所形成的——其幾何形狀比這個平面稜鏡更複雜，但驅動原理與波長相關的折射（色散）完全相同。

這個實驗背後的物理原理

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