Prizme — odakle duga na zidu kad sunce obasja stakleni privezak?
Prolazak jednobojne svetlosti kroz trostranu prizmu (dva prelamanja, skretanje ka osnovi), prizma sa totalnom refleksijom koja skreće zrak za 90° ili ga vraća nazad, razlaganje bele svetlosti u spektar (najviše skreće ljubičasta, najmanje crvena), slaganje boja u belu i nastanak duge.
Video
Pojmovi
- Prizma
- Optička prizma je providno telo, najčešće od stakla, sa ravnim stranama koje zaklapaju ugao. Najpoznatija je trostrana prizma. Ivica u kojoj se sastaju dve strane kroz koje prolazi svetlost zove se teme prizme, a strana naspram temena je osnova.
- Jednobojna svetlost kroz prizmu
- Zrak jedne boje se u staklenoj prizmi u vazduhu prelomi dva puta: kad ulazi u staklo, lomi se ka normali, a kad izlazi u vazduh, od normale. Oba puta skreće na istu stranu — ka osnovi prizme. Zato izlazni zrak ide u drugom pravcu nego upadni.
- Kad je prizma optički ređa
- Ako je prizma optički ređa od sredine oko nje — na primer, šuplja prizma od tankog stakla puna vazduha, potopljena u vodu — skretanja su obrnuta, pa zrak skreće ka temenu prizme.
- Prizma sa totalnom refleksijom
- Staklena prizma sa uglovima 45°, 45° i 90° može da radi kao ogledalo. Zrak koji uđe normalno kroz jednu od kraćih strana ne skreće, a na kosu (najdužu) stranu pada pod uglom od 45°, većim od graničnog ugla za staklo i vazduh (oko 42°). Zato se tamo totalno odbije i izađe skrenut za 90°. Tako prizme u periskopu skreću svetlost. Ako zrak uđe normalno kroz kosu stranu, totalno se odbije od obe kraće strane i vrati se nazad — to se koristi u dvogledima, a slično rade i reflektori („mačje oko“) na biciklu.
- Razlaganje bele svetlosti
- Kad bela svetlost prođe kroz prizmu, razloži se već na ulazu u prizmu, a još više na izlazu, pa izađe kao traka boja — spektar: crvena, narandžasta, žuta, zelena, plava i ljubičasta, redom kao kod duge. To se zove razlaganje (disperzija) svetlosti. Ljubičasta svetlost skreće najviše, a crvena najmanje.
- Šta nam razlaganje govori
- Prizma ne „boji“ svetlost. Bela svetlost je smeša svetlosti svih boja, a indeks prelamanja stakla nije isti za sve boje — za ljubičastu je najveći, za crvenu najmanji. Zato se boje na prizmi razdvoje.
- Slaganje boja u belu
- Važi i obrnuto — to je slaganje (sinteza) svetlosti. Oboji krug poljima u bojama duge i brzo ga zavrti: svaka tačka kruga tako brzo menja boju da mi vidimo samo njihov zbir, pa krug izgleda beličasto.
- Duga
- Dugu prave kapljice vode: sunčeva svetlost se u svakoj kapi prelomi i razloži na boje, odbije se od zadnje strane kapi i izađe nazad. Zato dugu vidiš kad ti je Sunce nisko iza leđa (ujutru ili predveče), a ispred tebe pada kiša — ili kad u sunčan dan prskaš baštu crevom. U podne, kad je Sunce visoko, duga se sa zemlje ne vidi.
Pitanja
Pitanje 1 od 10
1. Šta je teme trostrane prizme?
2. Koliko puta se prelomi zrak koji koso padne na stranu staklene trostrane prizme i prođe kroz nju?
3. Na koju stranu skreće zrak u staklenoj prizmi u vazduhu?
4. Kada zrak u prizmi skreće ka temenu?
5. Zašto prizma sa uglovima 45°, 45° i 90° može da radi kao ogledalo?
6. Šta je spektar?
7. Koja boja najviše skreće u prizmi?
8. Zašto se bela svetlost razloži u prizmi?
9. Šta se vidi kad se krug obojen bojama duge brzo zavrti?
10. Kada možeš da vidiš dugu?
Rešeni zadaci
Zrak crvene svetlosti pada na jednu stranu staklene trostrane prizme u vazduhu. Opiši njegov put.
-
Na prvoj strani zrak prelazi iz vazduha u staklo, pa se lomi ka normali.Iz optički ređe u gušću sredinu — ka normali.
-
Na drugoj strani prelazi iz stakla u vazduh, pa se lomi od normale.Iz gušće u ređu sredinu — od normale.
-
Oba skretanja vode zrak ka osnovi prizme.Zato izlazni zrak ide nagnut ka osnovi u odnosu na upadni.
Periskop ima dve staklene prizme sa uglovima 45°, 45° i 90°: gornja je u visini posmatranog predmeta, a donja u visini oka. Granični ugao za staklo i vazduh je oko 42°. Kako svetlost od predmeta stiže do oka?
-
Vodoravan zrak ulazi normalno kroz kraću stranu gornje prizme i ne skreće.Upadni ugao je 0°.
-
Na kosoj strani pada pod 45° > 42°, totalno se odbije i krene naniže.Skrene za 90°.
-
U donjoj prizmi se isto ponovi: zrak opet skrene za 90° i krene vodoravno, ka oku.Dva skretanja od po 90° — zrak ide u istom smeru kao na početku, samo niže.
Bela svetlost prolazi kroz prizmu i pada na beli zid. Koja će boja biti najbliža mestu na koje bi svetlost pala bez prizme?
-
Bez prizme svetlost bi išla pravo.Što boja manje skreće, to je bliže tom mestu.
-
Najmanje skreće crvena, a najviše ljubičasta.Crvena ima najmanji indeks prelamanja u staklu.
Zašto je duga uvek na strani neba suprotnoj od Sunca?
-
Svetlost ulazi u kapljicu, prelomi se i razloži na boje.Kao u maloj prizmi.
-
Od zadnje strane kapi se odbije i vrati ka strani sa koje je došla.Zato boje stižu do posmatrača koji je okrenut leđima Suncu.
Test
Pročitaj zadatak i izaberi tačan odgovor. Računa se šta pogodiš iz prvog pokušaja.
Uska traka zelene svetlosti prolazi kroz staklenu trostranu prizmu u vazduhu. Šta se dešava sa njom?
Šuplja prizma od tankog stakla puna vazduha potopljena je u akvarijum sa vodom. Kuda skreće zrak koji kroz nju prođe?
Na zidu se posle prizme vidi spektar. Koja se boja nalazi između žute i plave?
Zrak ulazi normalno kroz kosu (najdužu) stranu staklene prizme sa uglovima 45°, 45° i 90°. Granični ugao za staklo i vazduh je oko 42°. Gde zrak izlazi?
Bravo, čas je završen!
Želiš sertifikat? Napravi besplatan nalog, pa uradi test još jednom (treba bar 3 od 4 tačno). Rezultati se tada čuvaju, a sertifikat možeš da odštampaš ili podeliš.
Napravi besplatan nalogPohvali se i pozovi drugara:
Sledeći čas: 15. Sočiva — zašto kroz dedine naočare slova izgledaju veća?