Reflexió total interna: l'angle límit
1 · Prediu
La llum que viatja d'un medi més dens (com el vidre) cap a un de menys dens (com l'aire) pot reflectir-se enterament en lloc de refractar-se, si l'angle d'incidència és prou pronunciat. Té un vidre d'índex més alt un angle límit més petit o més gran?
- Un vidre d'índex més alt té un angle límit més gran.
- L'angle límit no depèn de l'índex del vidre.
- Un vidre d'índex més alt té un angle límit més petit: la reflexió total interna comença més fàcilment.
2 · Configura
- Obre el predefinit «Reflexió total interna» i prem Restableix. La llum viatja del vidre a l'aire (n₂ = 1.0 fix).
- Activa la lectura d'angle límit.
- Defineix l'índex de refracció del vidre per a cada prova i enregistra l'angle límit.
3 · Recull dades
| Índex del vidre n₁ | Angle límit θ_c (°) |
|---|---|
| 1.30 | |
| 1.50 | |
| 1.70 |
Representa l'angle límit θ_c (eix y) contra 1/n₁ (eix x) per a les tres proves.
4 · Analitza
- Per a una prova, calcula θ_c = asin(n₂/n₁) amb n₂ = 1.0. Compara-ho amb la taula.
- Explica per què un vidre d'índex més alt (que desvia la llum amb més força) té un angle límit MÉS PETIT: la reflexió total interna passa per un interval més ampli d'angles d'incidència.
5 · Amplia
- Les fibres òptiques es recolzen en la reflexió total interna per atrapar la llum dins d'un nucli de vidre d'índex alt, fent-la botar al llarg de la fibra amb gairebé cap pèrdua. Explica per què els fabricants de cable de fibra òptica fan servir nuclis de vidre d'índex molt alt envoltats de revestiment d'índex més baix.
- El diamant té un índex de refracció inusualment alt (uns 2.42), cosa que li dóna un angle límit molt petit (uns 24°). Explica per què això fa brillar espectacularment un diamant ben tallat: la llum que entra per sobre tendeix a reflectir-se totalment internament diverses vegades abans de sortir.
La física al darrere d'aquest experiment
Angle límit per a la reflexió total interna
La llum que viatja d'un medi més dens (n₁) cap a un de menys dens (n₂ < n₁) es reflecteix totalment internament per a qualsevol angle d'incidència més enllà de l'angle límit θ_c = asin(n₂/n₁). Més enllà d'aquest angle, cap llum no es transmet: reflexió del 100%.
Òptica
- Lent convergent: imatges reals més enllà de 2f
- El punt focal: on les imatges escapolen a l'infinit
- Una lent com a lupa
- Una lent divergent: sempre virtual, sempre reduïda
- Un mirall còncau: imatges reals com una lent convergent
- Un mirall convex: sempre una imatge virtual reduïda
- El mirall pla: un cas especial invariant
- Profunditat aparent: per què una piscina sembla menys fonda del que és
- Un relé de dues lents: encadenar imatges
- El microscopi compost: dues lents per a gran augment
- Un ampliador fotogràfic: dues lents per a una imatge real més gran
- Un prisma desvia la llum: angle de desviació
138 fulls de treball de laboratori de física gratuïts i imprimibles