Optik

Total indre refleksion

Ud over grænsevinklen slipper intet lys ud — strålen totalreflekteres tilbage i det tættere medium (θc = arcsin(n₂/n₁)).

Total indre refleksion — interaktiv Optik-simulation. Ud over grænsevinklen slipper intet lys ud — strålen totalreflekteres tilbage i det tættere medium (θc = arcsin(n₂/n₁)). Gratis virtuelt fysiklaboratorium i browseren med live SI-målinger og en guidet gennemgang.

Total indre refleksion

Ud over grænsevinklen slipper intet lys ud — strålen totalreflekteres tilbage i det tættere medium (θc = arcsin(n₂/n₁)).

Når lys går fra et tættere til et tyndere medium, når en forøget indfaldsvinkel til sidst grænsevinklen, hvor brudte stråler ville strejfe overfladen. Ud over θ_c reflekteres al energi internt — princippet bag fiberoptik og diamanteres glans.

• θ_c = arcsin(n₂/n₁)
• Ingen transmission forbi θ_c

Undersøgelsesoplæg

Planlæg spørgsmålet, før du åbner laboratoriet

Resuméet spejler den forhåndsrenderede side: drivende spørgsmål, konkurrerende forudsigelser, variablernes roller, styrende love, opsætning, analyse- og udvidelsesspørgsmål forbliver synlige og i denne rækkefølge.

Drivende spørgsmål

Lys, der bevæger sig fra et tættere medium (som glas) mod et mindre tæt et (som luft), kan reflekteres helt i stedet for at brydes ud, hvis indfaldsvinklen er stejl nok. Har et glas med højere indeks en mindre eller større grænsevinkel?

Forudsigelser at afveje

• Et glas med højere indeks har en større grænsevinkel.
• Grænsevinklen afhænger ikke af glassets indeks.
• Et glas med højere indeks har en mindre grænsevinkel — total indre reflektion træder lettere i kraft.

Variablers roller

Det, du indstiller:

• Glasindeks n₁

Det, du måler:

• Grænsevinkel θ_c (°)

Sådan forløber undersøgelsen

1. Åbn forudstillingen tir, og tryk på Nulstil. Lyset bevæger sig fra glas til luft (n₂ = 1.0 fast).
2. Slå aflæsningen af grænsevinkel til.
3. Indstil glassets brydningsindeks for hver måling, og registrér grænsevinklen.

Styrende ligning

Grænsevinkel for total indre reflektion — θc = arcsin(n₂/n₁)

Lys, der bevæger sig fra et tættere medium (n₁) mod et mindre tæt et (n₂ < n₁), bliver totalt indre reflekteret for enhver indfaldsvinkel ud over grænsevinklen θ_c = asin(n₂/n₁). Ud over denne vinkel transmitteres slet intet lys — 100% reflektion.

Det, det printbare arbejdsark beder eleverne regne ud

• Beregn for én måling θ_c = asin(n₂/n₁) med n₂ = 1.0. Sammenlign med tabellen.
• Forklar, hvorfor et glas med højere indeks (som bøjer lyset kraftigere) har en MINDRE grænsevinkel — total indre reflektion sker for et bredere interval af indfaldsvinkler.

Hvor det viser sig uden for laboratoriet

• Optiske fibre er afhængige af total indre reflektion for at fange lyset inde i en glaskerne med højt indeks og sende det frem langs fibren med næsten intet tab. Forklar, hvorfor producenter af fiberoptiske kabler bruger glaskerner med meget højt indeks omgivet af beklædning med lavere indeks.
• Diamant har et usædvanlig højt brydningsindeks (omkring 2,42), hvilket giver den en meget lille grænsevinkel (ca. 24°). Forklar, hvorfor dette får en velsleben diamant til at funkle brillant — lys, der træder ind fra toppen, har tendens til at blive totalt indre reflekteret flere gange, før det forlader den.

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

1. Velkommen til Total indre reflektion
2. Vælg objektet
3. Tryk på Afspil
4. Intet lys transmitteres
5. Åbn egenskabspanelet
6. Du klarede det!

Åbn den interaktive simulation for at bygge scenen, tryk på Afspil og udforsk med live-målinger og en guidet gennemgang.

Åbn interaktivt laboratorium →

Download labark →

Snells lov for brydning