Оптика

Пълно вътрешно отражение

отвъд критичния ъгъл никоя светлина не излиза — лъчът се отразява изцяло обратно в по-плътната среда (θc = arcsin(n₂/n₁)).

Пълно вътрешно отражение — интерактивна симулация Оптика. отвъд критичния ъгъл никоя светлина не излиза — лъчът се отразява изцяло обратно в по-плътната среда (θc = arcsin(n₂/n₁)). Безплатна виртуална физическа лаборатория в браузъра с живи SI измервания и упътване.

Пълно вътрешно отражение

отвъд критичния ъгъл никоя светлина не излиза — лъчът се отразява изцяло обратно в по-плътната среда (θc = arcsin(n₂/n₁)).

Когато светлината пътува от по-плътна към по-рядка среда, увеличаването на ъгъла на падане накрая достига критичния ъгъл, при който пречупените лъчи биха галили повърхността. Отвъд θ_c цялата енергия се отразява вътрешно — принципът зад оптичните влакна и блясъка на диаманта.

• θ_c = arcsin(n₂/n₁)
• Без предаване отвъд θ_c

Резюме на изследването

Планирай въпроса, преди да отвориш лабораторията

Краткото описание повтаря пререндерираната страница: водещият въпрос, съперничещите предсказвания, ролите на променливите, управляващите закони, постановката, анализът и разширяващите подсказки остават видими и в този ред.

Водещ въпрос

Светлина, пътуваща от по-плътна среда (като стъкло) към по-рядка (като въздух), може да се отрази изцяло вместо да излезе пречупена, ако ъгълът на падане е достатъчно стръмен. По-високопоказателно стъкло има ли по-малък или по-голям критичен ъгъл?

Предсказвания за преценка

• По-високопоказателното стъкло има по-голям критичен ъгъл.
• Критичният ъгъл не зависи от показателя на стъклото.
• По-високопоказателното стъкло има по-малък критичен ъгъл — пълното вътрешно отражение се включва по-лесно.

Роли на променливите

Какво задаваш ти:

• Показател на стъклото n₁

Какво измерваш:

• Критичен ъгъл θ_c (°)

Как протича изследването

1. Отвори настройката пълно вътрешно отражение и натисни Нулирай. Светлината пътува от стъкло към въздух (n₂ = 1.0 фиксирано).
2. Включи показанието за критичен ъгъл.
3. Задай показателя на пречупване на стъклото за всеки опит и запиши критичния ъгъл.

Управляващо уравнение

Критичен ъгъл за пълно вътрешно отражение — θc = arcsin(n₂/n₁)

Светлина, пътуваща от по-плътна среда (n₁) към по-рядка (n₂ < n₁), се отразява изцяло за всеки ъгъл на падане отвъд критичния ъгъл θ_c = asin(n₂/n₁). Отвъд този ъгъл никаква светлина не се предава — 100% отражение.

Какво иска да изчислят учениците печатният работен лист

• За един опит изчисли θ_c = asin(n₂/n₁) с n₂ = 1.0. Сравни с таблицата.
• Обясни защо по-високопоказателно стъкло (пречупващо светлината по-силно) има ПО-МАЛЪК критичен ъгъл — пълното вътрешно отражение се случва за по-широк обхват ъгли на падане.

Къде това се появява извън лабораторията

• Оптичните влакна разчитат на пълно вътрешно отражение, за да уловят светлината вътре в стъклено сърце с висок показател, отскачайки я по дължината на влакното почти без загуба. Обясни защо производителите на оптични кабели ползват стъклени сърца с много висок показател, заобиколени от обвивка с по-нисък.
• Диамантът има необичайно висок показател на пречупване (около 2.42), давайки му много малък критичен ъгъл (около 24°). Обясни защо това кара добре шлифован диамант да блести брилянтно — светлината, влизаща отгоре, клони към пълно вътрешно отражение многократно, преди да излезе.

• AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
• General High School Physics — Light & optics
• NGSS High School Physics — Wave properties

1. Добре дошъл при пълното вътрешно отражение
2. Избери предмета
3. Натисни Пусни
4. Никаква предадена светлина
5. Отвори панела Свойства
6. Справи се!

Отвори интерактивната симулация, за да изградиш сцената, натисни Пусни и разгледай с живи измервания и насочено упътване.

Отвори интерактивната лаборатория →

Изтегли работния лист →

Закон на Снел за пречупването