Номер 4, страница 275 - гдз по физике 9 класс учебник Грачев, Погожев

Глава 8. Оптика. Параграф 44. Преломление света в призме. Дисперсия. Упражнения - номер 4, страница 275.

Условие.

4. Изучите преломление пучка белого света в стеклянной призме. Подготовьте и проведите экспериментальное исследование. Сделайте сообщение в классе.

Решение.

Изучение преломления пучка белого света в стеклянной призме

Прежде чем приступить к эксперименту, необходимо изучить теоретические основы явления.

Преломление света — это изменение направления распространения света при его переходе из одной среды в другую, например, из воздуха в стекло. Это явление описывается законом Снеллиуса:
$n_1 \sin \alpha = n_2 \sin \beta$
где $n_1$ и $n_2$ — показатели преломления первой и второй сред соответственно, $\alpha$ — угол падения, а $\beta$ — угол преломления.

Дисперсия света — это явление, при котором показатель преломления вещества зависит от частоты (или длины волны) света. Впервые это явление подробно исследовал Исаак Ньютон. Оказалось, что белый свет не является простым, а представляет собой смесь электромагнитных волн разной длины, которые человеческий глаз воспринимает как разные цвета.

Для видимого света показатель преломления стекла (и многих других прозрачных веществ) уменьшается с увеличением длины волны. Это означает, что свет с меньшей длиной волны (фиолетовый) преломляется сильнее, чем свет с большей длиной волны (красный). Когда пучок белого света проходит через призму, он преломляется дважды: на входе в призму и на выходе из нее. Из-за дисперсии лучи разных цветов выходят из призмы под разными углами, в результате чего белый свет раскладывается в цветную полосу — спектр.

Ответ: Белый свет является составным и при прохождении через стеклянную призму раскладывается в спектр из-за явления дисперсии — зависимости показателя преломления стекла от длины волны света. Фиолетовый свет преломляется сильнее всего, а красный — слабее всего.

Подготовка и проведение экспериментального исследования

Цель эксперимента: Наглядно продемонстрировать разложение белого света в спектр при прохождении через стеклянную призму.

Оборудование:

1. Источник белого света (например, фонарик, проектор или специальный осветитель).
2. Щелевая диафрагма для получения узкого пучка света.
3. Стеклянная трехгранная призма.
4. Белый экран для наблюдения спектра.

Ход эксперимента:

1. Эксперимент проводится в затемненном помещении для лучшей видимости.
2. Установите источник света и щель так, чтобы на экране получилась четкая узкая белая полоска.
3. Поместите стеклянную призму на пути светового пучка.
4. Вращая призму, добейтесь того, чтобы на экране вместо белой полоски появилась цветная полоса — спектр.
5. Зафиксируйте и зарисуйте полученную картину, отметив порядок следования цветов.

Наблюдения:

При прохождении через призму узкий пучок белого света не только отклоняется от своего первоначального направления, но и расщепляется на несколько цветных лучей. На экране наблюдается непрерывная цветная полоса, называемая спектром. Цвета в спектре располагаются в строгой последовательности: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Красный цвет отклоняется на наименьший угол, а фиолетовый — на наибольший.

Ответ: В ходе эксперимента было установлено, что пучок белого света, проходя через стеклянную призму, раскладывается в непрерывный спектр, состоящий из цветов радуги, расположенных в определенной последовательности (от красного до фиолетового).

Сообщение по результатам исследования (Выводы)

Проведенный эксперимент наглядно демонстрирует явление дисперсии света. На основании теоретических сведений и полученных экспериментальных данных можно сделать следующие выводы:

1. Белый солнечный свет является сложным (составным), а не простым, как считалось ранее. Он состоит из электромагнитных волн различных длин, которые воспринимаются глазом как разные цвета.

2. Стеклянная призма не окрашивает свет, а лишь разделяет его на составляющие компоненты. Это происходит потому, что показатель преломления стекла для лучей разного цвета различен.

3. Наименьший показатель преломления стекло имеет для красного света, поэтому он отклоняется на самый маленький угол. Наибольший показатель преломления — для фиолетового света, поэтому он отклоняется на самый большой угол. Остальные цвета спектра располагаются между ними.

4. Явление дисперсии объясняет многие природные оптические явления, такие как радуга, которая возникает в результате преломления и разложения солнечного света в каплях дождя.

Ответ: Экспериментальное исследование подтвердило, что белый свет состоит из набора цветных лучей. При прохождении через призму он разлагается в спектр вследствие дисперсии, так как показатель преломления среды зависит от длины световой волны.