Ολική εσωτερική ανάκλαση: Η οριακή γωνία

1 · Πρόβλεψε

Φως που ταξιδεύει από πυκνότερο μέσο (όπως γυαλί) προς λιγότερο πυκνό (όπως αέρας) μπορεί να ανακλαστεί εξ ολοκλήρου αντί να διαθλαστεί έξω, αν η γωνία πρόσπτωσης είναι αρκετά απότομη. Έχει γυαλί υψηλότερου δείκτη μικρότερη ή μεγαλύτερη οριακή γωνία;

• Γυαλί υψηλότερου δείκτη έχει μεγαλύτερη οριακή γωνία.
• Η οριακή γωνία δεν εξαρτάται από τον δείκτη του γυαλιού.
• Γυαλί υψηλότερου δείκτη έχει μικρότερη οριακή γωνία — η ολική εσωτερική ανάκλαση ενεργοποιείται πιο εύκολα.

2 · Διάταξη

1. Άνοιξε την προεπιλογή tir και πάτησε Επαναφορά. Το φως ταξιδεύει από γυαλί στον αέρα (n₂ = 1.0 σταθερό).
2. Ενεργοποίησε την ένδειξη οριακής γωνίας.
3. Ρύθμισε τον δείκτη διάθλασης γυαλιού για κάθε δοκιμή και κατέγραψε την οριακή γωνία.

3 · Συλλογή Δεδομένων

Χαράξε την οριακή γωνία θ_c (άξονας y) έναντι του 1/n₁ (άξονας x) για τις τρεις δοκιμές σου.

4 · Ανάλυση

1. Για μία δοκιμή, υπολόγισε θ_c = asin(n₂/n₁) χρησιμοποιώντας n₂ = 1.0. Σύγκρινε με τον πίνακα.
2. Εξήγησε γιατί γυαλί υψηλότερου δείκτη (κάμπτοντας το φως ισχυρότερα) έχει ΜΙΚΡΟΤΕΡΗ οριακή γωνία — η ολική εσωτερική ανάκλαση συμβαίνει για ευρύτερο εύρος γωνιών πρόσπτωσης.

5 · Επέκταση

1. Οπτικές ίνες βασίζονται στην ολική εσωτερική ανάκλαση για να παγιδεύσουν φως μέσα σε πυρήνα γυαλιού υψηλού δείκτη, αναπηδώντας το κατά το μήκος της ίνας με σχεδόν καμία απώλεια. Εξήγησε γιατί οι κατασκευαστές καλωδίων οπτικών ινών χρησιμοποιούν πυρήνες γυαλιού πολύ υψηλού δείκτη περιτριγυρισμένους από επικάλυψη χαμηλότερου δείκτη.
2. Το διαμάντι has ασυνήθιστα υψηλό δείκτη διάθλασης (περίπου 2.42), δίνοντάς του πολύ μικρή οριακή γωνία (περίπου 24°). Εξήγησε γιατί αυτό κάνει ένα καλά κομμένο διαμάντι να λάμπει λαμπρά — το φως που εισέρχεται από την κορυφή τείνει να ανακλάται ολικά εσωτερικά πολλαπλές φορές πριν εξέλθει.

Η Φυσική Πίσω από Αυτό το Πείραμα

← Πίσω στο πείραμα

138 δωρεάν εκτυπώσιμα φύλλα εργασίας φυσικής