Optika

Úplný odraz

Za mezním úhlem žádné světlo neuniká — paprsek se úplně odrazí zpět do hustšího prostředí (θc = arcsin(n₂/n₁)).

Úplný odraz — interaktivní simulace Optika. Za mezním úhlem žádné světlo neuniká — paprsek se úplně odrazí zpět do hustšího prostředí (θc = arcsin(n₂/n₁)). Bezplatná virtuální fyzikální laboratoř v prohlížeči se živými měřeními v SI a řízeným tutoriálem.

Úplný odraz

Za mezním úhlem žádné světlo neuniká — paprsek se úplně odrazí zpět do hustšího prostředí (θc = arcsin(n₂/n₁)).

Když světlo putuje z hustšího do řidšího prostředí, rostoucí úhel dopadu nakonec dosáhne mezního úhlu, kde by lomené paprsky jen dotahovaly povrch. Za θ_c se veškerá energie odráží dovnitř — princip optických vláken i lesku diamantu.

• θ_c = arcsin(n₂/n₁)
• Za θ_c žádný přenos

Souhrn zkoumání

Naplánuj otázku dřív, než otevřeš laboratoř

Stručný přehled odpovídá předrenderované stránce: hlavní otázka, konkurenční predikce, role proměnných, řídicí zákony, sestavení, analýza i rozšiřující podněty zůstávají viditelné a v tomto pořadí.

Hlavní otázka

Světlo putující z hustšího prostředí (jako sklo) do řidšího (jako vzduch) se může odrazit celé místo lomu ven, pokud je úhel dopadu dost strmý. Má sklo s vyšším indexem menší, nebo větší mezní úhel?

Predikce k zvážení

• Sklo s vyšším indexem má větší mezní úhel.
• Mezní úhel na indexu skla nezávisí.
• Sklo s vyšším indexem má menší mezní úhel — úplný odraz nastupuje snadněji.

Role proměnných

Co nastavuješ:

• Index skla n₁

Co měříš:

• Mezní úhel θ_c (°)

Jak zkoumání probíhá

1. Otevři předvolbu tir a stiskni Resetovat. Světlo putuje ze skla do vzduchu (n₂ = 1.0 pevně).
2. Zapni odečet mezního úhlu.
3. Nastav index lomu skla pro každý pokus a zapiš mezní úhel.

Řídící rovnice

Mezní úhel úplného odrazu — θc = arcsin(n₂/n₁)

Světlo putující z hustšího prostředí (n₁) do řidšího (n₂ < n₁) se úplně odráží pro jakýkoli úhel dopadu za mezním úhlem θ_c = asin(n₂/n₁). Za tímto úhlem se nepřenáší žádné světlo — 100% odraz.

Co tisknutelný pracovní list žádá žáky vypočítat

• Pro jeden pokus spočti θ_c = asin(n₂/n₁) s n₂ = 1.0. Porovnej s tabulkou.
• Vysvětli, proč sklo s vyšším indexem (lámoucí světlo silněji) má MENŠÍ mezní úhel — úplný odraz nastává pro širší rozsah úhlů dopadu.

Kde se to objevuje mimo laboratoř

• Optická vlákna se spoléhají na úplný odraz, aby lapila světlo uvnitř jádra ze skla s vysokým indexem a odrazila ho podél délky vlákna téměř beze ztráty. Vysvětli, proč výrobci optických kabelů používají jádra s velmi vysokým indexem obklopená pláštěm s nižším indexem.
• Diamant má neobvykle vysoký index lomu (asi 2.42), což mu dává velmi malý mezní úhel (asi 24°). Vysvětli, proč to dělá dobře vybroušenému diamantu nádherně se třpytit — světlo vstupující shora tenduje k úplnému odrazu vícenásobně dřív, než vyjde.

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

1. Vítej v Úplném odrazu
2. Vyber předmět
3. Stiskni Spustit
4. Žádné světlo neprochází
5. Otevři panel Vlastnosti
6. Povedlo se!

Otevři interaktivní simulaci, postav scénu, stiskni Spustit a prozkoumávej s živými měřeními a řízeným tutoriálem.

Otevřít interaktivní laboratoř →

Stáhnout pracovní list →

Snellův zákon lomu