Dispersia Prisma Optic n Dintotdeauna oamenii au admirat

Dispersia ; Prisma Optică n Dintotdeauna, oamenii au admirat curcubeul. Dar nu au înţeles producerea lui decât după descoperirea fenomenului de dispersie.

n Lumina este o radiaţie electromagnetică, a cărei lungime de undă l depinde de culorea luminii. Cea mai mare lungime de undă o are lumina roşie l=760 nm, iar cea mai mică are lumina violetă l=400 nm Lumina de diverse culori se refractă în mod diferit. In general, lumina roşie se refractă cel mai puţin, iar lumina violetă se refractă cel mai mult(dispersia “normală”) Fenomenul de dispersie reprezintă dependenţa indicelui de refracţie de lungimea de unda, l (şi deci de culoarea luminii !) n n In dispersia “normală” , indicele de refracţie creşte odată cu scăderea lungimii de unda, l. In unele materiale(cianină sau fuxină)se produce dispersia “anomală” : indicele de refracţie scade odată cu scăderea lungimii de unda, l. -Atenţie: se numeşte dispersie “anomală”, nu anormală !-

Dispersia se poate observa în natură: Curcubeul se datorează dispersiei luminii în stropii de apă din atmosferă, după ploaie. n .

Experimental, observaţi dispersia cu ajutorul prismei optice Observaţi cum lumina albă care intră în prisma optică se descompune în lumină colorată: -Roşie, Oranj, Galbenă, Verde, Albastră, Indigo, Violetă -(spectrul luminii albe) Dacă lângă prisma optică aşezăm o a doua prismă, toate culorile se contopesc şi se obţine din nou lumina albă(fenomenul de sinteză a luminii, inversul dispersiei). Lumina albă este un amestec al tuturor culorilor !

n In continuare, vom studia drumul razei de lumină prin prismă. Pentru aceasta, e necesar să urmărim refracţia unei raze monocromatice prin secţiunea prismei unghiul Prisma optică e un mediu refringent transparent(cu indice de A refracţie n) mărginit de două unghiul de feţe plane care formează deviaţie i’ d M unghiul refringent A unghiul Legea refracţiei în punctul I: în punctul I’ : de incidenţă i S B I de r r’ I’ emergenţă n Geometric , observăm că unghiul de deviaţie este: d =i + i’- A unghiul refringent A= r + r’ C R

Condiţia de emergenţă – este condiţia ca o rază ce intră în prismă (prin faţa AB să poată ieşi prin faţa AC) n n Pentru aceasta , e necesar să nu se producă relfexie totală , l este unghiul limita al reflexiei totale pe faţa AC, adică : Dar: A= r+r’ , rezultă Ţinând cond de legea refracţiei I: şi , deci: obţinem: Unghiul maxim de incidenţă este imax=p/2 , rezultă : Condiţia de emergenţă: Atunci orice rază incidentă pe prismă poate ieşi din ea !

Deviţia minimă: unghiul de deviţie capătă o valoare minimă în cazul mersului simetric al razelor prin prismă, adică i=i’ , şi r = r’ n Unghiul deviţiei minime este: dm=2 i - A Inlocuind i din formula deviţiei minime în legea refracţiei obţinem: Cu acestă formulă se poate determina indicele de refracţie n al prismei, măsurând unghiul deviţiei minime

Prisma cu reflexie totală are secţiunea triunghi dreptunghic isoscel, şi e confecţionată din sticlă. Razele perpendiculare pe faţa AB, cad pe faţa AC la unghiul de incidenţă 45°, mai mare ca unghiul limită: lsticla = 42°, deci se produce reflexia totală. utile în construcţia periscoapelor(de la submarin) n A 45° B Şi binoclul conţine o prismă cu reflexie totală, care să răstoarne imaginea lentilei binoclului(ca să se vadă dreaptă). C

Datorită dispersiei, şi refracţiei în aerul atmosferic, amurgul este adesea multicolor. Lumina soarelui, refractată în straturi de aer mai reci sau mai calde, se poate descompune (uneori), în diverse culori(prin dispersie) n .

Exerciţii n 1. Fenomenul invers dispersiei se numeşte: A)antidispersia luminii; B) nu există; C) refracţia luminii; D) sinteza luminii ; E) reflexie totală 2. Explicaţi pe scurt ce sunt : dispersia, refracţia , sinteza luminii, si reflexia totală 3. I. In dispersia “normală” , cel mai mult se refractă: A)lumina roşie, B) lumina violetă, C)lumina albă, D)lumina galbenă indicele de refracţie creşte odată cu scăderea lungimii de unda, l. II. Dintre 3 radiaţii luminoase cu lungimile de undă: l 1=550 nm ; l 1=600 nm ; l 1=450 nm , care se refractă cel mai mult în dispersia “normală” ? III. In ce mediu se produce dispersia “anomală”? : A)Vid ; B) sticla ; C)cianina , D)aer umed Indicaţie: Singurul mediu nedispersiv(în care NU se produce dispersie) este vidul !

Exerciţii n n Scrieţi răspunsurile pe caiet! 4. Cât este indicele de refracţie al unei prisme cu unghiul refringent A=60°, dacă unghiul de deviaţie minimă este dm=30° : Justificaţi prin calcul A) 3/2 ; B) 1, 33 ; 5. I. O prismă cu secţiunea triunghi echilateral (A=60°), cu indicele de respectă condiţia de emergenţă? refracţie Justificaţi prin calcul, ştiind că: II. Desenaţi drumul unei raze de lumină ce cade la unghiul de incidenţă i= 60° pe această prismă cu secţiunea triunghi echilateral , si apoi calculaţi: unghiul de refracţie r , unghiul r’ , unghiul de emergenţă i’ , si unghiul de deviaţie d

Această lecţie face parte dintr-un set de lecţii pentru gimnaziu şi liceu destinat îmbunătăţirii predării fizicii cu ajutorul calculatorului. Lecţiile computerizate pot conţine simulări de procese fizice, experimente virtuale, animaţii, imagini sugestive, şi sunt concepute şi pentru a fi mai atractive pentru elevi. Orice sugestie, observaţie sau întrebare despre această lecţie puteţi trimite pe adresa autorului acestui set de lecţii : laurentziu_roshu@yahoo. com Prin observaţiile dvs. puteţi contribui la perfecţionarea acestui set de lecţii. Vă mulţumesc