Optika

Popolni notranji odboj

Onkraj mejnega kota nobena svetloba ne uide — žarek se popolnoma odbije nazaj v gostejši medij (θc = arcsin(n₂/n₁)).

Popolni notranji odboj — interaktivna simulacija Optika. Onkraj mejnega kota nobena svetloba ne uide — žarek se popolnoma odbije nazaj v gostejši medij (θc = arcsin(n₂/n₁)). Brezplačen virtualni fizikalni laboratorij v brskalniku z živimi meritvami SI in vodenim vodnikom.

Popolni notranji odboj

Onkraj mejnega kota nobena svetloba ne uide — žarek se popolnoma odbije nazaj v gostejši medij (θc = arcsin(n₂/n₁)).

Ko svetloba potuje iz gostejšega v redkejši medij, naraščajoči vpadni kot nazadnje doseže mejni kot, kjer bi lomljeni žarki le drseli po površini. Onkraj θ_c se vsa energija odbije notranje — načelo optičnih vlaken in sijaja diamanta.

• θ_c = arcsin(n₂/n₁)
• Ni prenosa onkraj θ_c

Oris preiskave

Načrtuj vprašanje, preden odpreš laboratorij

Oris zrcali predizrisano stran: vodilno vprašanje, tekmujoča predvidevanja, vloge spremenljivk, vodilni zakoni, priprava, analiza in pozivi k razširitvi ostanejo vidni in v tem vrstnem redu.

Vodilno vprašanje

Svetloba, ki potuje iz gostejšega medija (kot steklo) proti redkejšemu (kot zrak), se lahko v celoti odbije namesto da bi se lomila ven, če je vpadni kot dovolj strmen. Ali ima višje-količnikovo steklo manjši ali večji mejni kot?

Predvidevanja za pretehtanje

• Višje-količnikovo steklo ima večji mejni kot.
• Mejni kot ni odvisen od količnika stekla.
• Višje-količnikovo steklo ima manjši mejni kot — popolni notranji odboj se zgodi lažje.

Vloge spremenljivk

Kaj nastaviš:

• Količnik stekla n₁

Kaj izmeriš:

• Mejni kot θ_c (°)

Kako poteka preiskava

1. Odpri prednastavitev tir in pritisni Ponastavi. Svetloba potuje iz stekla v zrak (n₂ = 1.0 fiksen).
2. Omogoči odčitek mejnega kota.
3. Nastavi lomni količnik stekla za vsak poskus in zabeleži mejni kot.

Vodilna enačba

Mejni kot za popolni notranji odboj — θc = arcsin(n₂/n₁)

Svetloba, ki potuje iz gostejšega medija (n₁) proti redkejšemu (n₂ < n₁), se popolnoma notranje odbije za vsak vpadni kot onkraj mejnega kota θ_c = asin(n₂/n₁). Onkraj tega kota se ne prenaša nobena svetloba — 100-odstotni odboj.

Kaj natisnjivi delovni list od učencev zahteva izračunati

• Za en poskus izračunaj θ_c = asin(n₂/n₁) z n₂ = 1.0. Primerjaj s tabelo.
• Razloži, zakaj ima višje-količnikovo steklo (ki močneje lomi svetlobo) MANJŠI mejni kot — popolni notranji odboj se zgodi za širši razpon vpadnih kotov.

Kje se to pokaže onkraj laboratorija

• Optična vlakna se zanašajo na popolni notranji odboj, da ujamejo svetlobo znotraj visoko-količnikovega steklenega jedra in jo odbijajo vzdolž dolžine vlakna skoraj brez izgube. Razloži, zakaj proizvajalci optičnih kablov uporabljajo zelo visoko-količnikova steklena jedra, obdana z nižje-količnikovim oblogom.
• Diamant ima neobičajno visok lomni količnik (približno 2,42), kar mu da zelo majhen mejni kot (približno 24°). Razloži, zakaj to naredi dobro rezan diamant briljantno sija — svetloba, ki vstopa od zgoraj, teži k večkratnemu popolnemu notranjemu odboju, preden izide.

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

1. Dobrodošli pri popolnem notranjem odboju
2. Izberi predmet
3. Pritisni Predvajaj
4. Ni prenešene svetlobe
5. Odpri ploščo Lastnosti
6. Uspelo ti je!

Odpri interaktivno simulacijo, zgradi prizor, pritisni Predvajaj in raziskuj z živimi meritvami in vodenim vodnikom.

Odpri interaktivni laboratorij →

Prenesi delovni list →

Snellov zakon loma