三棱鏡色散原理不難,如圖,玻璃對色光不同的折射率造成不同的偏折,但三棱鏡色散實驗不易。
為何如此簡單的原理,室外實驗會不容易做到,緣由在于我們的光源不是線光源,看圖,光束1和光束2,經過三棱鏡后的出射光線有部份重疊在一起,色散后的色光又混和成藍色,我們看見的三棱鏡色散中間絕大部份是紅色,只有邊界會出現少量的紅或紫的色條,這也就是我們通過三棱鏡看陽臺時,邊框有紫或紅的緣由,要看見完整的紅橙黃綠藍靛紫七色條不易。
有沒有方式得到正宗的色散圖?
第一種方式:黑紙開縫貼三棱鏡表面,用強光照縫光的色散是折射嗎,如圖
實驗圖
實驗色帶
注意事項:1.縫不能太細,保證足夠的光量.
2.縫太寬又會出現中間重疊多而出現紅色.
3.光源不要緊貼縫直射,用光源的近視,平行性好,實驗療效更好。
第二種方式:室內,太陽光下或室外有太陽光直射的地方。
如圖,這是一位老師發給我的實驗圖,十分清晰光的色散是折射嗎,你們可以剖析一下,雖然這是三棱鏡尖端的部份色散,三棱鏡上部的絕大部份色散早已重疊合成黑色,再仔細看,發覺色帶與正常的色帶是相反的,那位喜歡研究的老師很好奇,他如何調都調不成正常的次序。我們再看右圖:
從地平線下射來的光,成正常的色帶。地平線上射來的光成反向色帶。能不能轉動三棱鏡在豎直墻下調出正常次序的色帶?
玻璃折射率取1.5,這么在空氣中的全反射臨界角sinC=1/n,大約41°,我們計算取40°。按此推斷,地平線射來的光,入射角30°,折射角接近20°,按照三角關系,二次入射角40°,早已接近臨界角,盡管有出射光線,并且光線特別弱,所以,要有較強的出射光線,太陽光必須在地平線下。
轉動三棱鏡,如圖:早上8點的太陽,大約與地平線成45°,此時,光線早已在地面上,豎直的墻壁是不能出現色帶了。
這么8點之前,或4點之后的太陽可不可以,理論上講可以,而且會很難操作。
最后,給你兩個操作視頻:
視頻一:室外色散
LED的白光藍色成份少了一點。
視頻二:太陽光色散