Prisman valonhajonnan simulaattori

Miksi prisma jakaa valkoisen valon sateenkaareksi?

Valkoinen valo on kaikkien värien sekoitus. Kun valo kulkee lasiin, se hidastuu ja taittuu, ja taittumisen määrä riippuu väristä: violetti valo hidastuu enemmän kuin punainen valo, joten se taittuu enemmän. Tätä kutsutaan dispersioksi. Prisma taittaa valoa kahdesti: ensin sen saapuessa prismaan ja sitten sen poistuessa siitä. Siksi kukin väri lähtee omaan kulmaansa ja valonsäde leviää spektriksi. Isaac Newton hajotti auringonvalon tällä tavoin 1660-luvulla, ja sadepisarat tekevät samoin muodostaessaan sateenkaaren.

Työkalun kuvaus

Prisman valon dispersion simulaattori jäljittää valkoisen valonsäteen kulkua prisman läpi ja käsittelee yhden aallonpituuden jokaista 2 nm:n välein violetista (400 nm) punaiseen (700 nm). Valitse prisman materiaali ja muuta sitten liukusäätimillä huippukulmaa eli prisman yläreunassa olevaa kulmaa sekä tulokulmaa eli valonsäteen ja prisman pinnan normaalia kuvaavan katkoviivan välistä kulmaa. Säde pysyy valkoisena värien ollessa päällekkäin ja muuttuu sateenkaareksi niiden levitessä erilleen.

Kaavion alapuolella näet punaisen ja violetin valon taitekertoimen ja poikkeutuskulman sekä spektrin hajonnan eli niiden välisen kulman. Taitekertoimet perustuvat julkaistuihin dispersiokaavoihin: kruunulasin, flintlasin ja tiheän flintlasin osalta SCHOTT-luettelon tietoihin ja veden, sulatetun piidioksidin, akryylin ja timantin osalta julkaistuihin mittaustuloksiin sovitettuihin kaavoihin.

Kun valo osuu prisman kauempana olevaan pintaan liian suuressa kulmassa, se ei pääse ulos vaan heijastuu takaisin prisman sisälle. Tätä kutsutaan kokonaisheijastukseksi. Kaavio näyttää, mihin valo kulkee, ja työkalu kertoo, mitä kulmaa pitää muuttaa, jotta valo pääsee ulos.

Ominaisuudet

• Säteenseuranta Snellin lain ja kokonaisheijastuksen mukaisesti jokaisella pinnalla
• Seitsemän prismamateriaalia vedestä timanttiin
• Punaisen ja violetin valon taitekerroin, poikkeama ja spektrin hajonta

Kuinka paljon 60°:n prisma hajottaa värejä

Poikkeaman minimikulmassa, jolloin valonsäde kulkee prisman läpi sen pohjan suuntaisesti:

Flintlasi hajottaa värejä paljon enemmän kuin kruunulasi, minkä vuoksi spektroskoopeissa käytetään flintlasiprismoja. Timantti taittaa valoa niin voimakkaasti, ettei valo pääse lainkaan ulos 60°:n timanttiprismasta. Kokeile 40°:n huippukulmaa ja yli 45°:n tulokulmaa.