三棱鏡色散原理不難,如圖,玻璃對(duì)色光不同的折射率造成不同的偏折,但三棱鏡色散實(shí)驗(yàn)不易。
為何如此簡(jiǎn)單的原理,室外實(shí)驗(yàn)會(huì)不容易做到,緣由在于我們的光源不是線(xiàn)光源,看圖,光束1和光束2,經(jīng)過(guò)三棱鏡后的出射光線(xiàn)有部份重疊在一起,色散后的色光又混和成藍(lán)色,我們看見(jiàn)的三棱鏡色散中間絕大部份是紅色,只有邊界會(huì)出現(xiàn)少量的紅或紫的色條,這也就是我們通過(guò)三棱鏡看陽(yáng)臺(tái)時(shí),邊框有紫或紅的緣由,要看見(jiàn)完整的紅橙黃綠藍(lán)靛紫七色條不易。
有沒(méi)有方式得到正宗的色散圖?
第一種方式:黑紙開(kāi)縫貼三棱鏡表面,用強(qiáng)光照縫光的色散是折射嗎,如圖
實(shí)驗(yàn)圖
實(shí)驗(yàn)色帶
注意事項(xiàng):1.縫不能太細(xì),保證足夠的光量.
2.縫太寬又會(huì)出現(xiàn)中間重疊多而出現(xiàn)紅色.
3.光源不要緊貼縫直射,用光源的近視,平行性好,實(shí)驗(yàn)療效更好。
第二種方式:室內(nèi),太陽(yáng)光下或室外有太陽(yáng)光直射的地方。
如圖,這是一位老師發(fā)給我的實(shí)驗(yàn)圖,十分清晰光的色散是折射嗎,你們可以剖析一下,雖然這是三棱鏡尖端的部份色散,三棱鏡上部的絕大部份色散早已重疊合成黑色,再仔細(xì)看,發(fā)覺(jué)色帶與正常的色帶是相反的,那位喜歡研究的老師很好奇,他如何調(diào)都調(diào)不成正常的次序。我們?cè)倏从覉D:
從地平線(xiàn)下射來(lái)的光,成正常的色帶。地平線(xiàn)上射來(lái)的光成反向色帶。能不能轉(zhuǎn)動(dòng)三棱鏡在豎直墻下調(diào)出正常次序的色帶?
玻璃折射率取1.5,這么在空氣中的全反射臨界角sinC=1/n,大約41°,我們計(jì)算取40°。按此推斷,地平線(xiàn)射來(lái)的光,入射角30°,折射角接近20°,按照三角關(guān)系,二次入射角40°,早已接近臨界角,盡管有出射光線(xiàn),并且光線(xiàn)特別弱,所以,要有較強(qiáng)的出射光線(xiàn),太陽(yáng)光必須在地平線(xiàn)下。
轉(zhuǎn)動(dòng)三棱鏡,如圖:早上8點(diǎn)的太陽(yáng),大約與地平線(xiàn)成45°,此時(shí),光線(xiàn)早已在地面上,豎直的墻壁是不能出現(xiàn)色帶了。
這么8點(diǎn)之前,或4點(diǎn)之后的太陽(yáng)可不可以,理論上講可以,而且會(huì)很難操作。
最后,給你兩個(gè)操作視頻:
視頻一:室外色散
LED的白光藍(lán)色成份少了一點(diǎn)。
視頻二:太陽(yáng)光色散