Optikk

Total indre refleksjon

Utover grensevinkelen slipper ikke noe lys ut — strålen reflekteres totalt tilbake inn i det tettere mediet (θc = arcsin(n₂/n₁)).

Total indre refleksjon — interaktiv Optikk-simulering. Utover grensevinkelen slipper ikke noe lys ut — strålen reflekteres totalt tilbake inn i det tettere mediet (θc = arcsin(n₂/n₁)). Gratis virtuell fysikk-lab i nettleseren med SI-målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.

Total indre refleksjon

Utover grensevinkelen slipper ikke noe lys ut — strålen reflekteres totalt tilbake inn i det tettere mediet (θc = arcsin(n₂/n₁)).

Når lys går fra et tettere til et tynnere medium, når økning av innfallsvinkelen til slutt grensevinkelen, der de brytede strålene ville gni langs overflaten. Utover θ_c reflekteres all energi innover — prinsippet bak fiberoptikk og diamantens glans.

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

Undersøkelsesgrunnlag

Planlegg spørsmålet før du åpner labben

Oppgavegrunnlaget speiler den forhåndsgenererte siden: problemstilling, konkurrerende prediksjoner, variabelroller, styrende lover, oppsett, analyse og videreutviklingsoppgaver forblir synlige og i denne rekkefølgen.

Problemstilling

Lys som reiser fra et tettere medium (som glass) mot et mindre tett (som luft) kan reflekteres helt i stedet for å brytes ut, hvis innfallsvinkelen er bratt nok. Har en glass med høyere indeks en mindre eller større grensevinkel?

Prediksjoner å veie

• Et glass med høyere indeks har en større grensevinkel.
• Grensevinkelen avhenger ikke av glassets indeks.
• Et glass med høyere indeks har en mindre grensevinkel — total indre refleksjon inntreffer lettere.

Variabelroller

Hva du setter:

• Glassindeks n₁

Hva du måler:

• Grensevinkel θ_c (°)

Hvordan undersøkelsen foregår

1. Åpne totalrefleksjon-forhåndsinnstillingen og trykk Nullstill. Lyset reiser fra glass inn i luft (n₂ = 1,0 fast).
2. Aktiver grensevinkel-avlesningen.
3. Sett glassets brytningsindeks for hvert forsøk og registrer grensevinkelen.

Styrende likning

Grensevinkel for total indre refleksjon — θc = arcsin(n₂/n₁)

Lys som reiser fra et tettere medium (n₁) mot et mindre tett (n₂ < n₁) reflekteres totalt innvendig for enhver innfallsvinkel utover grensevinkelen θ_c = asin(n₂/n₁). Utover denne vinkelen transmitteres intet lys i det hele tatt — 100 % refleksjon.

Hva det utskrivbare arbeidsarket ber elevene finne ut

• For ett forsøk, beregn θ_c = asin(n₂/n₁) med n₂ = 1,0. Sammenlign med tabellen.
• Forklar hvorfor et glass med høyere indeks (som bøyer lyset sterkere) har en MINDRE grensevinkel — total indre refleksjon skjer for et bredere område av innfallsvinkler.

Hvor dette dukker opp utenfor labben

• Optiske fibre er avhengige av total indre refleksjon for å fange lys inne i en kjerne av høyindeks glass, og sprette det langs fiberens lengde med nesten ingen tap. Forklar hvorfor produsenter av fiberoptiske kabler bruker kjerner av svært høyindeks glass omgitt av bekledning med lavere indeks.
• Diamant har en uvanlig høy brytningsindeks (omtrent 2,42), noe som gir den en svært liten grensevinkel (omtrent 24°). Forklar hvorfor dette får en godt slipt diamant til å glitre briljant — lys som kommer inn ovenfra tenderer til å reflekteres totalt innvendig flere ganger før det går ut.

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

1. Velkommen til Totalrefleksjon
2. Velg objektet
3. Trykk Spill av
4. Ingen lys transmisjon
5. Åpne Egenskaper-panelet
6. Du klarte det!

Åpne den interaktive simuleringen for å bygge scenen, trykk Spill av, og utforsk med målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.

Åpne interaktiv lab →

Last ned arbeidsark →

Snells brytningslov