Simulator för ljusspridning i prisma

Varför delar ett prisma upp vitt ljus i en regnbåge?

Vitt ljus är en blandning av alla färger. När det går in i glas saktar det ner och bryts, och hur mycket beror på färgen: violett ljus saktar ner mer än rött ljus och bryts därför mer. Detta kallas dispersion. Ett prisma bryter ljuset två gånger, först när det går in och sedan när det går ut, så att varje färg lämnar prismat i sin egen vinkel och ljusstrålen breder ut sig till ett spektrum. Isaac Newton delade upp solljus på det här sättet på 1660-talet, och regndroppar gör samma sak när de skapar en regnbåge.

Verktygsbeskrivning

Simulatorn för ljusspridning i prisma följer en stråle av vitt ljus genom ett prisma, med en våglängd var 2 nm från violett (400 nm) till rött (700 nm). Välj prismats material och flytta sedan reglagen för att ändra toppvinkeln, alltså vinkeln längst upp på prismat, och infallsvinkeln, alltså vinkeln mellan strålen och den streckade linjen som är vinkelrät mot prismats yta. Strålen förblir vit medan färgerna överlappar och blir till en regnbåge när de sprids isär.

Under diagrammet visas brytningsindex och avvikelsevinkel för rött och violett ljus samt spektrumspridningen, det vill säga vinkeln mellan dem. Brytningsindexen hämtas från publicerade dispersionsformler: data ur SCHOTT-katalogen för kronglas, flintglas och tätflintglas samt anpassningar av publicerade mätningar för vatten, smält kvarts, akryl och diamant.

När ljuset träffar prismats bortre yta med för brant vinkel kan det inte komma ut utan studsar tillbaka in i prismat. Detta kallas totalreflektion. Diagrammet visar vart ljuset tar vägen, och verktyget talar om vilken vinkel du behöver ändra för att släppa ut det.

Funktioner

• Strålföljning med Snells lag och totalreflektion vid varje yta
• Sju prismamaterial, från vatten till diamant
• Brytningsindex, avvikelse och spektrumspridning för rött och violett ljus

Hur mycket färgerna sprids i ett prisma med vinkeln 60°

Vid vinkeln för minsta avvikelse, där strålen går genom prismat parallellt med dess bas:

Flintglas sprider färgerna mycket mer än kronglas, vilket är anledningen till att spektroskop använder prismor av flintglas. Diamant bryter ljuset så kraftigt att inget ljus alls kommer ut ur ett diamantprisma med vinkeln 60°. Prova en toppvinkel på 40° med en infallsvinkel över 45°.