Optika

Úplný odraz

Za hraničným uhlom svetlo neuniká — lúč sa úplne odrazí späť do hustšieho prostredia (θc = arcsin(n₂/n₁)).

Úplný odraz — interaktívna simulácia Optika. Za hraničným uhlom svetlo neuniká — lúč sa úplne odrazí späť do hustšieho prostredia (θc = arcsin(n₂/n₁)). Bezplatné virtuálne fyzikálne laboratórium v prehliadači so živými SI meraniami a sprievodcom.

Úplný odraz

Za hraničným uhlom svetlo neuniká — lúč sa úplne odrazí späť do hustšieho prostredia (θc = arcsin(n₂/n₁)).

Keď svetlo ide z hustšieho do riedkeho prostredia, rastúci uhol dopadu napokon dosiahne hraničný uhol, kde by lomené lúče len škrtali povrch. Za θ_c sa všetka energia odrazí vnútorne — princíp za optickými vláknami a leskom diamantov.

• θ_c = arcsin(n₂/n₁)
• Žiadny prenos za θ_c

Prehľad skúmania

Naplánuj otázku ešte pred otvorením laboratória

Stručný opis zrkadlí predrenderovanú stránku: hlavná otázka, súťažiace predikcie, úlohy premenných, riadiace zákony, postavenie, analýza a rozširujúce podnety zostávajú viditeľné a v tomto poradí.

Hlavná otázka

Svetlo cestujúce z hustšieho prostredia (ako sklo) do menej hustého (ako vzduch) sa môže odraziť celé namiesto lomu von, keď je uhol dopadu dostatočne strmý. Má vyššoindexové sklo menší alebo väčší hraničný uhol?

Predikcie na zváženie

• Vyššoindexové sklo má väčší hraničný uhol.
• Hraničný uhol nezávisí na indexe skla.
• Vyššoindexové sklo má menší hraničný uhol — úplný odraz nastupuje ľahšie.

Úlohy premenných

Čo nastavuješ:

• Index skla n₁

Čo meriaš:

• Hraničný uhol θ_c (°)

Ako skúmanie prebieha

1. Otvor predvolbu úplný odraz a stlač Resetovať. Svetlo cestuje zo skla do vzduchu (n₂ = 1.0 pevne).
2. Zapni odčítanie hraničného uhla.
3. Nastav index lomu skla pre každý pokus a zaznamenaj hraničný uhol.

Riadiaca rovnica

Hraničný uhol pre úplný odraz — θc = arcsin(n₂/n₁)

Svetlo cestujúce z hustšieho prostredia (n₁) do menej hustého (n₂ < n₁) sa úplne vnútorne odrazuje pre akýkoľvek uhol dopadu za hraničným uhlom θ_c = asin(n₂/n₁). Za týmto uhlom sa neprenáša žiadne svetlo — 100 % odraz.

Čo má študentov naučiť tlačiteľný list

• Pre jeden pokus vypočítaj θ_c = asin(n₂/n₁) s n₂ = 1.0. Porovnaj s tabuľkou.
• Vysvetli, prečo vyššoindexové sklo (lámoviace svetlo silnejšie) má MENŠÍ hraničný uhol — úplný odraz sa deje pre širší rozsah uhlov dopadu.

Kde sa to objavuje mimo laboratória

• Optické vlákna sa spoliehajú na úplný odraz na uväznenie svetla vnútri vysokoindexového skleneného jadra, odrážajúc ho pozdĺž dĺžky vlákna takmer bez strát. Vysvetli, prečo výrobcovia optických káblov používajú veľmi vysokoindexové sklenené jadrá obklopené nižšoindexovým plášťom.
• Diamant má neobvykle vysoký index lomu (asi 2.42), dávajúc mu veľmi malý hraničný uhol (asi 24°). Vysvetli, prečo to robí dobre vybrúsený diamant brilantne iskrivý — svetlo vchádzajúce zhora sa tenduje úplne odrazí viackrát pred výstupom.

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

1. Vitaj pri úplnom odraze
2. Vyber predmet
3. Stlač Prehrať
4. Žiadne svetlo sa neprenáša
5. Otvor panel Vlastnosti
6. Zvládol si to!

Otvor interaktívnu simuláciu na postavenie scény, stlač Prehrať a skúmaj so živými meraniami a sprievodcom.

Otvoriť interaktívne laboratórium →

Stiahnuť pracovný list →

Snellov zákon lomu