Optica

Totale interne reflectie

Voorbij de grenshoek ontsnapt geen licht — de straal ondergaat totale interne reflectie terug in het dichtere medium (θc = arcsin(n₂/n₁)).

Totale interne reflectie — interactieve Optica-simulatie. Voorbij de grenshoek ontsnapt geen licht — de straal ondergaat totale interne reflectie terug in het dichtere medium (θc = arcsin(n₂/n₁)). Gratis virtueel natuurkundelab in de browser met live SI-metingen en een begeleide rondleiding.

Totale interne reflectie

Voorbij de grenshoek ontsnapt geen licht — de straal wordt totaal gereflecteerd terug in het dichtere medium (θc = arcsin(n₂/n₁)).

Wanneer licht van een dichter naar een ijler medium reist, bereikt het vergroten van de invalshoek uiteindelijk de grenshoek waar gebroken stralen het oppervlak zouden schampen. Voorbij θ_c reflecteert alle energie intern — het principe achter glasvezel en de glans van diamant.

• θ_c = arcsin(n₂/n₁)
• Geen transmissie voorbij θ_c

Onderzoeksnota

Plan de vraag voordat je het lab opent

De samenvatting spiegelt de voorgerenderde pagina: leidende vraag, concurrerende voorspellingen, rollen van variabelen, bepalende wetten, opstelling, analyse- en verdiepingsvragen blijven zichtbaar en in deze volgorde.

Leidende vraag

Licht dat vanuit een dichter medium (zoals glas) naar een minder dicht (zoals lucht) reist, kan volledig reflecteren in plaats van uit te treden, als de invalshoek groot genoeg is. Heeft glas met een hogere index een kleinere of grotere grenshoek?

Voorspellingen om te wegen

• Glas met een hogere index heeft een grotere grenshoek.
• De grenshoek hangt niet af van de index van het glas.
• Glas met een hogere index heeft een kleinere grenshoek — totale interne reflectie treedt gemakkelijker op.

Rollen van variabelen

Wat je instelt:

• Glasindex n₁

Wat je meet:

• Grenshoek θ_c (°)

Hoe het onderzoek verloopt

1. Open de voorinstelling tir en druk op Herstel. Licht reist van glas naar lucht (n₂ = 1.0 vast).
2. Zet de aflezing van de grenshoek aan.
3. Stel voor elke meting de brekingsindex van het glas in en noteer de grenshoek.

Leidende vergelijking

Grenshoek voor totale interne reflectie — θc = arcsin(n₂/n₁)

Licht dat vanuit een dichter medium (n₁) naar een minder dicht (n₂ < n₁) reist, reflecteert totaal intern voor elke invalshoek voorbij de grenshoek θ_c = asin(n₂/n₁). Voorbij deze hoek wordt er helemaal geen licht doorgelaten — 100% reflectie.

Wat het uitprintbare werkblad leerlingen laat uitwerken

• Reken voor één meting θ_c = asin(n₂/n₁) uit met n₂ = 1.0. Vergelijk met de tabel.
• Leg uit waarom glas met een hogere index (dat licht sterker buigt) een KLEINERE grenshoek heeft — totale interne reflectie treedt op voor een breder bereik van invalshoeken.

Waar dit buiten het lab opduikt

• Optische vezels zijn afhankelijk van totale interne reflectie om licht te vangen in een glaskern met hoge index, waarbij het langs de lengte van de vezel blijft kaatsen met vrijwel geen verlies. Leg uit waarom fabrikanten van glasvezelkabel gebruikmaken van glaskernen met een zeer hoge index, omringd door een mantel met een lagere index.
• Diamant heeft een ongebruikelijk hoge brekingsindex (ongeveer 2,42) en daardoor een zeer kleine grenshoek (ongeveer 24°). Leg uit waarom dit een goed geslepen diamant briljant doet fonkelen — licht dat van boven invalt neigt ertoe meerdere keren totaal intern te reflecteren voordat het uitstraalt.

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

1. Welkom bij Totale interne reflectie
2. Selecteer het object
3. Druk op Start
4. Geen licht doorgelaten
5. Open het eigenschappenpaneel
6. Gelukt!

Open de interactieve simulatie om de scène te bouwen, druk op Start en verken met live metingen en een begeleide rondleiding.

Interactief lab openen →

Werkblad downloaden →

De brekingswet van Snellius