Total Internal Reflection: Ang Critical Angle
1 · Humula
Ang liwanag na naglalakbay mula sa mas makapal na medium (gaya ng salamin) patungo sa mas maniwal (gaya ng hangin) ay maaaring buong mag-reflect sa halip na mag-refract palabas, kung sapat na matarik ang incidence angle. Mas maliit o mas malaki ba ang critical angle ng salamin na may mas mataas na index?
- Mas malaki ang critical angle ng mas mataas na index.
- Hindi nakadepende sa index ng salamin ang critical angle.
- Mas maliit ang critical angle ng mas mataas na index — mas madaling nagkikick in ang total internal reflection.
2 · Mag-set Up
- Buksan ang tir preset at pindutin ang I-reset. Naglalakbay ang liwanag mula sa salamin patungong hangin (n₂ = 1.0 nakapirmi).
- I-enable ang critical-angle readout.
- Itakda ang refractive index ng salamin sa bawat trial at itala ang critical angle.
3 · Mangulekta ng Data
| Index ng salamin n₁ | Critical angle θ_c (°) |
|---|---|
| 1.30 | |
| 1.50 | |
| 1.70 |
I-plot ang critical angle θ_c (y-axis) laban sa 1/n₁ (x-axis) para sa tatlong trial.
4 · Mag-analisa
- Para sa isang trial, kalkulahin ang θ_c = asin(n₂/n₁) gamit ang n₂ = 1.0. Ihambing sa table.
- Ipaliwanag kung bakit MAS MALIIT ang critical angle ng salamin na may mas mataas na index (mas malakas mag-bend ng liwanag) — nangyayari ang total internal reflection para sa mas malawak na range ng incidence angle.
5 · Palawakin
- Umaasa ang optical fiber sa total internal reflection para mahuli ang liwanag sa loob ng high-index na glass core, na pinapatalik-talon ito sa haba ng fiber na halos walang loss. Ipaliwanag kung bakit gumagamit ang fiber-optic cable manufacturer ng napakataas na index na glass core na pinaliligiran ng mas mababang index na cladding.
- Hindi karaniwang mataas ang refractive index ng diamond (mga 2.42), na nagbibigay ng napakaliit na critical angle (mga 24°). Ipaliwanag kung bakit ginagawa nito ang maayos na hiwang diamond na kumikislap — ang liwanag na pumasok mula sa itaas ay madalas mag-total internally reflect nang maraming beses bago lumabas.
Ang Physics sa Likod ng Experiment na Ito
Critical Angle ng Total Internal Reflection
Ang liwanag mula sa mas makapal na medium (n₁) patungong mas maniwal (n₂ < n₁) ay tuluyang nagre-reflect sa loob para sa anumang incidence angle lampas sa critical angle na θ_c = asin(n₂/n₁). Lampas sa anggulong ito, walang transmitt na liwanag — 100% reflection.