Total indre refleksjon: grensevinkelen

1 · Prediker

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?

• 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.

2 · Oppsett

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.

3 · Samle inn data

Plott grensevinkel θ_c (y-akse) mot 1/n₁ (x-akse) for dine tre forsøk.

4 · Analyser

1. For ett forsøk, beregn θ_c = asin(n₂/n₁) med n₂ = 1,0. Sammenlign med tabellen.
2. 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.

5 · Utvid

1. 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.
2. 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.

Fysikken bak dette eksperimentet

← Tilbake til eksperimentet

138 gratis, utskrivbare fysikk-arbeidsark