Úplný odraz: hraničný uhol

1 · Predikuj

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?

2 · Priprav

  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.

3 · Zbieraj údaje

Index skla n₁Hraničný uhol θ_c (°)
1.30
1.50
1.70

Zaznamenaj hraničný uhol θ_c (os y) verzus 1/n₁ (os x) pre svoje tri pokusy.

4 · Analyzuj

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

5 · Rozšír

  1. 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.
  2. 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.

Fyzika za týmto experimentom

Hraničný uhol pre úplný odraz

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.

← Späť na experiment

Optika

138 bezplatných tlačiteľných pracovných listov z fyziky