Optika

Totalna refleksija

Iza graničnog kuta svjetlost ne izlazi — zraka se potpuno reflektira natrag u gušće sredstvo (θc = arcsin(n₂/n₁)).

Totalna refleksija — interaktivna simulacija: Optika. Iza graničnog kuta svjetlost ne izlazi — zraka se potpuno reflektira natrag u gušće sredstvo (θc = arcsin(n₂/n₁)). Besplatan virtualni laboratorij fizike u pregledniku sa SI mjerenjima u stvarnom vremenu i vođenim tutorijalom.

Totalna refleksija

Iza graničnog kuta svjetlost ne izlazi — zraka se potpuno reflektira natrag u gušće sredstvo (θc = arcsin(n₂/n₁)).

Kad svjetlost putuje iz gušćeg u rjeđe sredstvo, povećanje kuta upadanja naposljetku dostiže granični kut gdje bi prelomljene zrake okrznule površinu. Iza θ_c sva se energija reflektira interno — načelo optičkih vlakana i sjaja dijamanata.

• θ_c = arcsin(n₂/n₁)
• Nema prijenosa iza θ_c

Sažetak istraživanja

Isplaniraj pitanje prije nego otvoriš laboratorij

Sažetak odražava unaprijed prikazanu stranicu: središnje pitanje, suprotstavljena predviđanja, uloge varijabli, odgovarajući zakoni, postava, analiza i poticaji za proširenje ostaju vidljivi i u ovom redoslijedu.

Središnje pitanje

Svjetlost koja putuje iz gušćeg sredstva (poput stakla) prema rjeđem (poput zraka) može se u cijelosti odbiti umjesto da se prelomi van, ako je kut upadanja dovoljno strm. Ima li staklo višeg indeksa manji ili veći granični kut?

Predviđanja za odvagnuti

• Staklo višeg indeksa ima veći granični kut.
• Granični kut ne ovisi o indeksu stakla.
• Staklo višeg indeksa ima manji granični kut — totalna refleksija počinje lakše.

Uloge varijabli

Što postavljaš:

• Indeks stakla n₁

Što mjeriš:

• Granični kut θ_c (°)

Kako istraživanje teče

1. Otvori postav tir i pritisni Resetiraj. Svjetlost putuje iz stakla u zrak (n₂ = 1.0 fiksno).
2. Omogući očitanje graničnog kuta.
3. Postavi indeks loma stakla za svaki pokušaj i zabilježi granični kut.

Odgovarajuća jednadžba

Granični kut za totalnu refleksiju — θc = arcsin(n₂/n₁)

Svjetlost koja putuje iz gušćeg sredstva (n₁) prema rjeđem (n₂ < n₁) totalno se reflektira za svaki kut upadanja izvan graničnog kuta θ_c = asin(n₂/n₁). Iza tog kuta, nijedna svjetlost se ne prenosi — 100% refleksije.

Što ispisivi radni list traži od učenika da izrade

• Za jedan pokušaj izračunaj θ_c = asin(n₂/n₁) koristeći n₂ = 1.0. Usporedi s tablicom.
• Objasni zašto staklo višeg indeksa (jače lomeći svjetlost) ima MANJI granični kut — totalna refleksija događa se za širi raspon kutova upadanja.

Gdje se ovo pojavljuje izvan laboratorija

• Optička vlakna oslanjaju se na totalnu refleksiju za zarobljavanje svjetlosti unutar jezgre stakla visokog indeksa, odbijajući je duž duljine vlakna s gotovo bez gubitka. Objasni zašto proizvođači vlakana koriste jezgre stakla vrlo visokog indeksa okružene oblogom nižeg indeksa.
• Dijamant ima neobično visok indeks loma (oko 2.42), dajući mu vrlo malen granični kut (oko 24°). Objasni zašto to dobro bruseni dijamant čini briljantnim — svjetlost koja ulazi odozgo teži totalnoj refleksiji više puta prije izlaska.

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

1. Dobro došli u totalnu refleksiju
2. Odaberi objekt
3. Pritisni Pokreni
4. Nema prenesene svjetlosti
5. Otvori ploču Svojstva
6. Uspjelo ti je!

Otvori interaktivnu simulaciju za izgradnju scene, pritisni Pokreni i istražuj s mjerenjima u stvarnom vremenu i vođenim tutorijalom.

Otvori interaktivni laboratorij →

Preuzmi radni list →

Snellov zakon loma