Розкладання кольорів призмою

Схема досліду

Мета цього досліду - дослідити дисперсію світла. При цьому повторюють знання про заломлення світла при переході з повітря у скло та зі скла в повітря і розширюють їх щодо залежності заломлення від кольору (довжини хвилі) світла.

У ще одній частині досліду перевіряють, чи можна розкласти спектральні кольори далі за допомогою призми. Тим самим торкаються цікавого з погляду історії фізики аспекту обґрунтування розкладання кольорів.

Попередні знання

Для пояснення наведімо тут обидві спроби пояснення:

Й. В. фон Ґете (1749-1832): «Кольори виникають через вплив, який додається скляному тілу, певною мірою через забруднення склом».

Ісаак Ньютон (1663-1729): «Світло, яке створює в оці враження "білого", складене з багатьох видів світла, що - розглянуті окремо - викликають відчуття різних кольорів».

Завдяки цьому виникає можливість поєднати опрацювання результатів досліду з роздумами про роль експерименту в природничо-науковому пізнанні та вивести висновки щодо можливості зворотного зведення спектральних кольорів.

Принцип

Перехрестя осей і допоміжна лінія для фіксації освітлювача потрібні, щоб дістати відтворювані й якомога безпомилковіші дослідні установки. При налаштуванні пучка світла легким поворотом освітлювача за потреби потрібна допомога вчителя.
У цьому досліді спочатку свідомо відмовились від використання однощілинної діафрагми, щоб насичений кольорами спектр справив враження на учня. Проте тоді заважає наскрізна, незаломлена частина світла через великий отвір освітлювача. Тому отвір освітлювача прикривають збоку, наприклад половиною однощілинної діафрагми або шматком паперу. Якщо є додаткове приладдя для змішування кольорів (арт. № 09806-00), то за допомогою стулкової діафрагми, яка входить до нього, можна відповідно обмежити отвір освітлювача .
За допомогою однощілинної діафрагми, яку тримають на шляху розкладеного за кольорами пучка світла, можна виділяти окремі спектральні кольори й досліджувати їх щодо подальшої розкладності.

Вказівка щодо опрацювання результатів
Записи учнів мають приблизно відповідати тим, що на рисунку праворуч. Позначки опущено для кращої оглядовості.

Примітка
Важливе для спостереження веселки відбивання розкладеного білого світла від «задньої стінки» краплі дощу можна обговорити з учнями, проте для розкладання сонячного світла на кольори вирішальним є заломлення на межі поділу повітря - вода. Дифракційними явищами, які при цьому виникають, у розгляді на уроці можна знехтувати.

Схема дослідної установки

Навчальна мета

Учні мають здобути знання про заломлення світла при переході у скло та зі скла в повітря і через розкладання кольорів призмою зрозуміти принцип розкладання кольорів.

Завдання

Досліди розкладання кольорів (дисперсію) білого світла при заломленні на призмі.

Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.

Райдуга

Біле світло, яке трапляється вам у повсякденні, насправді зовсім не лише біле, а складається з кількох різних кольорів.

Коли світло заломлюється, різні кольори стають видимими. Цей ефект видно, наприклад, у веселці. Подібний результат дістають, якщо пропустити біле світло крізь призму, як ми це робимо в цьому досліді.

Досліди розкладання кольорів (дисперсію) білого світла при заломленні на призмі.

Додатково потрібно:

• Білий папір
• Кутомір
• Лінійка (прибл. 30 см)

Рис. 1: Накресли в лівій третині свого аркуша прямокутне перехрестя ліній і познач точку перетину як M.
Познач вертикальну лінію на 6 см вище від M. Відклади в точці перетину ліній M кут 28° і проведи допоміжну лінію.
Загни правий верхній ріг свого аркуша вгору як екран.

Рис. 2: Поклади трапецієподібне модельне тіло (шорсткою поверхнею донизу) на вертикальну лінію між M і позначкою.
Обведи обриси призми. Постав освітлювач боком з лінзою, але без діафрагми, навскіс над модельним тілом.

Рис. 3: Під'єднай освітлювач до блока живлення (12 В ~).

Рис. 4: Пересувай тепер освітлювач доти, доки нижня межа тіні пучка світла не збігатиметься з допоміжною лінією. Поспостерігай за заломленим пучком світла, який виходить із призми по дотичній, і за потреби виправ обережним поворотом положення освітлювача. Воно правильне, якщо заломлений пучок світла на екрані повністю кольоровий і видно також фіолетову частину.

Рис. 5: Прикрий отвір освітлювача приблизно наполовину так, щоб світло виходило лише з похилої поверхні призми. Запиши, які кольори видно на екрані.

Рис. 6: Тепер обережно посунь знизу вістря прямокутної призми в розкладений за кольорами заломлений пучок світла. Що ти бачиш за вістрям другої призми? Запиши свої спостереження.

Рис. 7: Повтори цю дію, але тепер посунь вістря прямокутної призми в пучок світла згори. Знову запиши свої спостереження.

Рис. 8:Зніми прямокутну призму з паперу.

Встав в освітлювач однощілинну діафрагму з боку лінзи. Пересувай освітлювач, доки пучок світла не падатиме на призму на відстані прибл. 1 см паралельно до допоміжної лінії. Познач падаючий пучок світла, а також середину і краї заломленого пучка світла і запиши на своєму аркуші розташування кольорів.

Вимкни блок живлення і зніми модельні тіла з паперу.

Призма

Чи належить чорний до спектра кольорів білого світла?