光学
火石玻璃棱镜(色散更强)
致密火石玻璃(n≈1.66)折射更强,色散比冕牌玻璃更宽。
火石玻璃棱镜(色散更强)——交互式光学模拟。致密火石玻璃(n≈1.66)折射更强,色散比冕牌玻璃更宽。 免费的基于浏览器的虚拟物理实验室,提供实时 SI 测量和分步引导教程。
火石玻璃色散
致密火石玻璃(n≈1.66)折射更强,将各色光分得比冕牌玻璃更开。
火石玻璃的折射率 n 高于冕牌玻璃,色散也更强,在紧凑的棱镜中能将各色光分开得更宽——这是尺寸与光谱分辨率之间的权衡。本预设以致密火石玻璃(n ≈ 1.66)为例,说明仪器设计者为何需要刻意选择玻璃类型。
- 折射率越高 → 色散越大
- 致密火石玻璃
调查简介
在打开实验室之前计划好问题
这份简介反映预渲染页面:探究问题、相互竞争的预测、变量角色、支配定律、设置以及分析和拓展提示都会按此顺序保持可见。
驾驶问题
致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)。在相同的入射角和顶角下,折射率更高的棱镜使光偏折得更多还是更少?
预测权重
- 偏差较小,指数较高。
- 更多 — 折射率越高,每个面上的光线弯曲越强烈,产生的总偏差越大。
- 偏差不受指数影响。
可变角色
您设置的内容:
- 入射角θ₁ (°)
您测量的内容:
- 总偏差δ (°)
调查如何进行
- 打开「燧石棱镜(flint-prism)」预设并按重置。此燧石玻璃棱镜的顶角为A = 60°,折射率n = 1.66。
- 启用总偏折角读数。
- 设置每次试验的入射角并记录总偏差。
控制方程
带索引的偏差量表 — δ = θ₁ + θ₄ − A
在固定的入射角与顶角下,折射率越高的棱镜产生的偏折角越大——入射与出射两次斯涅耳定律折射,都会随n增大而使光线弯折得更厉害。
可打印的工作表要求学生完成什么
- 对于其中一次试验,使用n = 1.66,计算θ₂ = asin(sin θ₁/n)、θ₃ = A − θ₂、θ₄ = asin(n·sin θ₃),再计算δ = θ₁ + θ₄ − A。将结果与表格比较。
- 将此处的偏差值与 white-light-prism 实验的偏差值进行比较(相同的顶角,较低的指数)。解释为什么火石玻璃的较高折射率在相同的入射角下会产生始终较大的偏差。
这在实验室之外的地方表现出来
- 相机镜头设计者会结合冕牌玻璃与燧石玻璃元件(“消色差双合透镜”)来抵消色差——因为这两种玻璃对颜色的色散方式不同。请解释为什么无论加工得多么精确,仅使用一种玻璃都无法单独消除色边现象。
- 在相同顶角下,燧石玻璃比冕牌玻璃展开的色彩范围更宽(不仅仅是偏折更多,而是色散更强)。请解释为什么像燧石玻璃这样折射率更高的玻璃,往往在整个可见光谱上使光的色散更强。
- AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
- General High School Physics — Light & optics
- NGSS High School Physics — Wave properties
- 欢迎学习火石玻璃棱镜
- 选择棱镜
- 播放
- 强色散
- 打开检查器
- 完成了!
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