Optika

Visiškasis vidinis atspindys

Už ribinio kampo šviesa neištrūksta — spindulys visiškai atsispindi atgal į tankesnę terpę (θc = arcsin(n₂/n₁)).

Visiškasis vidinis atspindys — interaktyvi Optika simuliacija. Už ribinio kampo šviesa neištrūksta — spindulys visiškai atsispindi atgal į tankesnę terpę (θc = arcsin(n₂/n₁)). Nemokama naršyklės virtuali fizikos laboratorija su gyvais SI matavimais ir vedama instrukcija.

Visiškasis vidinis atspindys

Už ribinio kampo šviesa neištrūksta — spindulys visiškai atsispindi atgal į tankesniąją terpę (θc = arcsin(n₂/n₁)).

Kai šviesa keliauja iš tankesnės į retesnę terpę, didinant kritimo kampą galiausiai pasiekiamas ribinis kampas, kur lūžę spinduliai tik brūkštelėtų paviršių. Už θ_c visa energija atsispindi viduje — optinių pluoštų ir deimanto blizgesio principas.

• θ_c = arcsin(n₂/n₁)
• Jokios transliacijos už θ_c

Tyrimo santrauka

Suplanuok klausimą dar prieš atidarydamas laboratoriją

Santrauka atspindi iš anksto sugeneruotą puslapį: pagrindinis klausimas, konkuruojantys spėjimai, kintamųjų vaidmenys, valdantys dėsniai, sąranka, analizė ir pratęsimo raginimai išlieka matomi ir būtent šia tvarka.

Pagrindinis klausimas

Šviesa, keliaujanti iš tankesnės terpės (kaip stiklas) link retesnės (kaip oras), gali atsispindi visai vietoj lūžimo laukan, jei kritimo kampas pakankamai status. Ar didesnio rodiklio stiklas turi mažesnį ar didesnį ribinį kampą?

Svarstytini spėjimai

• Didesnio rodiklio stiklas turi didesnį ribinį kampą.
• Ribinis kampas nepriklauso nuo stiklo rodiklio.
• Didesnio rodiklio stiklas turi mažesnį ribinį kampą — visiškasis vidinis atspindys įsijungia lengviau.

Kintamųjų vaidmenys

Ką tu nustatai:

• Stiklo rodiklis n₁

Ką tu matauji:

• Ribinis kampas θ_c (°)

Kaip vyksta tyrimas

1. Atidaryk „Visiškasis vidinis atspindys“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. Šviesa keliauja iš stiklo į orą (n₂ = 1.0 fiksuotas).
2. Įjunk ribinio kampo rodmuo.
3. Nustatyk stiklo laužymo rodiklį kiekvienam bandymui ir užsirašyk ribinį kampą.

Valdančioji lygtis

Ribinis kampas visiškajam vidiniam atspindžiui — θc = arcsin(n₂/n₁)

Šviesa, keliaujanti iš tankesnės terpės (n₁) link retesnės (n₂ < n₁), visiškai vidiniu atspindžiu atsispindi bet kuriam kritimo kampui už ribinio kampo θ_c = asin(n₂/n₁). Už šio kampo jokia šviesa nepraeina — 100 % atspindys.

Ką spausdinamasis darbo lapas prašo mokinių apskaičiuoti

• Vienam bandymui apskaičiuok θ_c = asin(n₂/n₁) naudodamas n₂ = 1.0. Palygink su lentele.
• Paaiškink, kodėl didesnio rodiklio stiklas (stipriau lenkiantis šviesą) turi MAŽESNĮ ribinį kampą — visiškasis vidinis atspindys atsitinka platesniam kritimo kampų rėžui.

Kur tai pasirodo už laboratorijos ribų

• Optiniai pluoštai remiasi visiškuoju vidiniu atspindžiu, kad įkalintų šviesą aukšto rodiklio stiklo branduolyje, atsindami ją pluošto ilgiu beveik be nuostolių. Paaiškink, kodėl optinio kabelio gamintojai naudoja labai aukšto rodiklio stiklo branduolius, apsuptus žemesnio rodiklio apvalkalu.
• Deimantas turi neįprastai aukštą laužymo rodiklį (apie 2.42), suteikiantį jam labai mažą ribinį kampą (apie 24°). Paaiškink, kodėl tai daro gerai pjaustytą deimantą žėbinti nuostabiai — šviesa, įeinanti iš viršaus, linkusi visiškai vidiniu atspindžiu atsispindėti daug kartų prieš išeidama.

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

1. Sveiki atvykę prie visiškojo atspindžio
2. Pasirink daiktą
3. Spausk Leisti
4. Jokia šviesa nepraeina
5. Atidaryk Savybių skydą
6. Tau pavyko!

Atidaryk interaktyvią simuliaciją, sukurk sceną, spausk Leisti ir tyrinėk su gyvais matavimais bei vedama instrukcija.

Atidaryk interaktyvią laboratoriją →

Atsisiųsti darbo lapą →

Snellio laužymo dėsnis