תאור הניסוי: בחלקו הראשון של הניסוי הצבנו חצי עיגול עשוי מפרספקס, והקרנו אור על מרכז הצד השטוח של הפרספקס, כאשר כל פעם סובבנו את המשטח עליו עמד הפרספקס בחמש מעלות, על מנת לבדוק את שינוי זוית השבירה כתוצאה משינוי זוית הפגיעה בפרספקס. בחלק השני של הניסוי הצבנו את הפרספקס הפוך (כשיצדו המעוגל כלפי האור). כמו כן חישבנו את הזוית הקריטית בה מתקיימת החזרה מלאה, ללא שבירה של האור.
ניתוח הניסוי:
1) קשר זה ניתן להראות כך: בזויות קטנות בגרף הקו הוא קו ישר, דבר המצביע על העובדה שהיחס הוא ישר בקירוב, ובזויות גדולות יותר הקו הולך ומתעקם. הוכחה שהקו לא ישר היא העובדה ש: R<1 (R=o.99).
2) ההוכחה כי קבלתי קו ישר, היא העובדה ש: R=1. גרף זה מאשר את חוק סנל, כי לפיו היחס בין סינוס הזויות צריך להיות מספר קבוע, ובגלל שהקו ישר, זה אכן כך. הוכחה: sin1/sin2=1/n. נציב ונבדוק:
sin30/sin50=0.65 sin39/sin70=0.66 וכו’. מכאן רואים שקיים יחס ישר (כמעט), בין זוית השבירה לזוית הפגיעה. כנ”ל גם בשבירה מפרספקס לאויר.
3)לצורך זה יש לחשב את שיפוע הגרף, כשבניסוי שלנו: a=y/x, מכיוון ש-b=0 (בגרף הסינוסים) a=(בקרוב) 0.65, ומקדם השבירה של האוויר הוא 1, לכן: , ====> n=1.53. בניסוי השני מפרספקס לאויר a=1.51, ובניסוי זה: a=n, לכן כאן, n=1.51. קבלנו שני מקדמי שבירה כמעט זהים, כשהמקדם הממוצע הוא: n=1.52.
4)הזוית הקריטית שמדדנו היתה . לפי סעיף 3, מקדם השבירה הממוצע הוא 1.52. נציב ונקבל: 1.52sinc=sin90. sinc= c=41.1
שאלות:
1) משתמשים דווקא בחצי עיגול במעבר מאויר לחומר כי חצי עיגול בנוי מאינספור משיקים. הקרן פוגעת במרכז הצד השטוח, ומשם בחלק הפנימי של הצד המעוגל, מכיוון שבאה ממרכז הצד השטוח היא רדיוס, ורדיוס תמיד מאונך למשיק בנקודת ההשקה. קרן הפוגעת בחומר בזוית של 90 מעלות לא תשבר, ולכן ניתן לדעת את זוית השבירה.
משתמשים דווקא בחצי עיגול במעבר מאויר לחומר, כי הקרן הפוגעת בחלק העגול של הפרספקס מכוונת למרכז הצד שטוח, והיא כאילו המשכו של הרדיוס, ולכן היא מאונכת למשיק בנקודת ההשקה. היא נשברת רק כשהיא פוגעת במשטח השטוח של הפרספקס, וכך ניתן לדעת את זוית הפגיעה והשבירה.
2)הנפיצה: אלומה של אור לבן הפוגעת במנסרה משולשת, תתבדר לאור בצבעים שונים כך: . הסיבה: מקדם השבירה תלוי בצבע, והצבע תלוי באורך הגל, והאחרון שונה מצבע לצבע, ולכן חלה תופעת הנפיצה.
3)זוית קריטית היא זוית הפגיעה האחרונה בה תהיה שבירה של האור. בזויות גדולות ממנה תהיה החזרה גמורה (מלאה). זה קורה רק במעבר ממקדם שבירה גבןה לנמוך. כדי לחשב אותה מציבים בנוסחה: nsinc=sin90.
החזרה גמורה: מעבר מחומר עם מקדם שבירה גבוה לנמוך. תנאי שני הוא שזוית הפגיעה תהיה גדולה מהזוית הקריטית.
תהיה החזרה גמורה רק מזכוכית למים, כי מקדם השבירה של הזכוכית גדול ממקדם השבירה של המים, וזהו אחד משני התנאים לכך שתהיה החזרה מלאה.
4)כל שבירה מלווה בהחזרה. לפי שיקולי אנרגיה ניתן לומר כי עוצמת הקרן הנשברת פלוס עוצמת הקרן המוחזרת שווה לעוצמת הקרן הפוגעת, בגלל העובדה שהיא נחלקת לשני חלקים.
