Симулятор дисперсии света в призме

Почему призма разлагает белый свет на радугу?

Белый свет — это смесь всех цветов. Попадая в стекло, он замедляется и меняет направление, причём степень изменения зависит от цвета: фиолетовый свет замедляется сильнее красного, поэтому и отклоняется сильнее. Это явление называется дисперсией. Призма преломляет свет дважды: при входе и при выходе. Поэтому лучи разных цветов выходят под разными углами, и пучок расходится, образуя спектр. В 1660-х годах Исаак Ньютон таким образом разложил солнечный свет, а капли дождя делают то же самое, когда образуют радугу.

Описание инструмента

Симулятор дисперсии света в призме отслеживает прохождение луча белого света через призму, показывая по одной длине волны с шагом 2 нм — от фиолетового (400 нм) до красного (700 нм). Выберите материал призмы, затем передвиньте ползунки, чтобы изменить угол при вершине — угол наверху призмы — и угол падения, то есть угол между лучом и пунктирной линией, перпендикулярной грани призмы. Пока цвета луча накладываются друг на друга, он остаётся белым; когда они расходятся, луч превращается в радугу.

Под схемой отображаются показатель преломления и угол отклонения красного и фиолетового света, а также угловая ширина спектра — угол между этими лучами. Показатели преломления рассчитаны по опубликованным формулам дисперсии: по данным каталога SCHOTT для кронгласа, флинтгласа и тяжёлого флинтгласа, а также по аппроксимациям опубликованных измерений для воды, плавленого кварца, акрила и алмаза.

Если свет падает на дальнюю грань призмы под слишком большим углом, он не может выйти наружу и отражается обратно внутрь. Это явление называется полным внутренним отражением. На схеме показано, куда направляется свет, а инструмент подсказывает, какой угол нужно изменить, чтобы выпустить его наружу.

Возможности

• Трассировка лучей с использованием закона Снеллиуса и учётом полного внутреннего отражения на каждой грани
• Семь материалов для призмы — от воды до алмаза
• Показатель преломления, угол отклонения и угловая ширина спектра для красного и фиолетового света

Насколько призма с углом 60° разлагает свет на цвета

При угле наименьшего отклонения, когда луч проходит через призму параллельно её основанию:

Флинтглас разделяет цвета гораздо сильнее, чем кронглас, поэтому в спектроскопах используют призмы из флинтгласа. Алмаз настолько сильно преломляет свет, что из алмазной призмы с углом 60° не выходит ни один луч. Попробуйте установить угол при вершине 40° и угол падения больше 45°.