Úplný odraz: mezní úhel

1 · Predikuj

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?

2 · Sestavení

  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.

3 · Sbírej data

Index skla n₁Mezní úhel θ_c (°)
1.30
1.50
1.70

Vynes mezní úhel θ_c (osa y) proti 1/n₁ (osa x) pro své tři pokusy.

4 · Analyzuj

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

5 · Rozšiř

  1. 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.
  2. 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.

Fyzika za tímto experimentem

Mezní úhel úplného odrazu

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.

← Zpět na experiment

Optika

138 bezplatných tisknutelných pracovních listů z fyziky