Simulator for lysspredning i prisme

Hvorfor deler et prisme hvitt lys opp i en regnbue?

Hvitt lys er en blanding av alle fargene. Når det går inn i glass, blir det langsommere og bøyes. Hvor mye det bøyes, avhenger av fargen: fiolett lys blir langsommere enn rødt lys, og bøyes derfor mer. Dette kalles dispersjon. Et prisme bøyer lyset to ganger, én gang på vei inn og én gang på vei ut. Derfor går hver farge ut i sin egen vinkel, og lysstrålen sprer seg til et spektrum. Isaac Newton delte sollys på denne måten på 1660-tallet, og regndråper gjør det samme når de lager en regnbue.

Beskrivelse av verktøyet

Simulatoren for lysspredning i prisme følger en stråle med hvitt lys gjennom et prisme, med én bølgelengde for hver 2 nm fra fiolett (400 nm) til rødt (700 nm). Velg prismemateriale, og bruk deretter glidebryterne til å endre toppvinkelen, altså vinkelen øverst på prismet, og innfallsvinkelen, altså vinkelen mellom strålen og den stiplede linjen som står vinkelrett på prismeflaten. Strålen forblir hvit mens fargene overlapper, og blir til en regnbue når de sprer seg fra hverandre.

Under diagrammet ser du brytningsindeksen og avbøyningsvinkelen for rødt og fiolett lys, samt spektrumspredningen, altså vinkelen mellom dem. Brytningsindeksene er hentet fra publiserte dispersjonsformler: data fra SCHOTT-katalogen for kronglass, flintglass og tett flintglass, og tilpasninger til publiserte målinger for vann, smeltet silika, akryl og diamant.

Når lyset treffer den andre prismeflaten med for bratt vinkel, slipper det ikke ut, men reflekteres tilbake inn i prismet. Dette kalles totalrefleksjon. Diagrammet viser hvor lyset går, og verktøyet forteller deg hvilken vinkel du må endre for å slippe det ut.

Funksjoner

• Strålesporing med Snells lov og totalrefleksjon ved hver flate
• Sju prismematerialer, fra vann til diamant
• Brytningsindeks, avbøyning og spektrumspredning for rødt og fiolett lys

Hvor mye et prisme på 60° sprer fargene

Ved vinkelen for minste avbøyning, der strålen går parallelt med prismets grunnflate:

Flintglass sprer fargene mye mer enn kronglass. Derfor bruker spektroskoper prismer av flintglass. Diamant bryter lyset så kraftig at ikke noe lys slipper ut av et diamantprisme på 60°. Prøv en toppvinkel på 40° med en innfallsvinkel over 45°.