Przejście światła przez pryzmat to fascynujące zjawisko fizyczne, które można łatwo zaobserwować w laboratorium lub w domu przy użyciu prostych narzędzi. Zjawisko to pozwala na zrozumienie podstawowych zasad optyki oraz właściwości światła. W tym artykule wyjaśnimy, czym jest pryzmat, jak światło przechodzi przez pryzmat oraz jakie zjawiska temu towarzyszą. Na końcu znajdziesz również zadania, które pomogą w utrwaleniu zdobytej wiedzy.

Definicja: Co to jest pryzmat?

Pryzmat to przezroczysty obiekt, zazwyczaj wykonany ze szkła lub plastiku, który ma co najmniej dwa płaskie, skośne względem siebie powierzchnie. Pryzmat jest najczęściej używany do rozszczepiania światła białego na jego składowe kolory, co jest wynikiem różnej prędkości rozchodzenia się światła o różnych długościach fal w materiale pryzmatu.

Jak działa pryzmat?

Kiedy światło pada na powierzchnię pryzmatu, dochodzi do zjawiska załamania światła. Załamanie to zmiana kierunku rozchodzenia się światła, spowodowana przejściem przez granicę dwóch ośrodków o różnych gęstościach optycznych.

1. Załamanie światła: Kiedy światło przechodzi z powietrza do pryzmatu, zmienia kierunek, ponieważ szkło ma wyższy współczynnik załamania niż powietrze.
2. Rozszczepienie światła: Białe światło składa się z różnych kolorów, z których każdy ma inną długość fali. W pryzmacie, światło o krótszej długości fali (niebieskie) załamuje się bardziej niż światło o dłuższej długości fali (czerwone), co powoduje rozszczepienie światła na kolory tęczy.
3. Wyjście z pryzmatu: Po przejściu przez pryzmat, załamane i rozszczepione światło wychodzi z drugiej strony, tworząc spektrum widzialne.

Zjawiska towarzyszące przejściu światła przez pryzmat

Dyspersja światła

Dyspersja światła to zjawisko polegające na rozszczepieniu światła na różne kolory. Jest to spowodowane różnymi współczynnikami załamania dla różnych długości fal światła.

Rozszczepienie światła

Rozszczepienie światła to proces, w którym białe światło dzieli się na swoje składowe kolory (czerwony, pomarańczowy, żółty, zielony, niebieski, indygo i fioletowy) podczas przechodzenia przez pryzmat.

Kąt załamania

Kąt załamania to kąt, pod jakim światło zmienia kierunek przy przejściu z jednego ośrodka do drugiego. Kąt ten zależy od długości fali światła i współczynnika załamania materiału.

Zadania

Zadanie 1

Obserwacja przejścia światła przez pryzmat

Spróbuj samodzielnie zaobserwować przejście światła przez pryzmat. Potrzebujesz:

• Pryzmat (można go kupić w sklepach z artykułami optycznymi)
• Latarkę lub źródło światła
• Kartkę papieru

Umieść pryzmat na kartce papieru i skieruj na niego światło latarki. Obserwuj, jak światło białe rozszczepia się na różne kolory. Zapisz, jakie kolory widzisz i spróbuj je nazwać.

Zadanie 2

Obliczenie kąta załamania

Światło przechodzi z powietrza do pryzmatu pod kątem padania 30∘30∘. Współczynnik załamania światła w szkle wynosi 1,5. Oblicz kąt załamania światła w pryzmacie.

Rozwiązanie:

Używamy prawa załamania światła (prawo Snelliusa):

Gdzie:

• 𝑛₁= 1 (współczynnik załamania powietrza)
• 𝜃₁=30^∘
• 𝑛₂=1.5

Kąt załamania 𝜃₂≈19.47^∘

Przejście światła przez pryzmat to fascynujące zjawisko, które ilustruje podstawowe zasady optyki. Dzięki pryzmatowi możemy zobaczyć, jak białe światło rozszczepia się na kolory tęczy, co jest wynikiem dyspersji światła. Zrozumienie tego zjawiska pomaga lepiej pojąć naturę światła i jego właściwości.

CZYTAJ TAKŻE: Jak powstaje burza?