Optik

total inre reflektion

Bortom gränsvinkeln slipper inget ljus ut — strålen totalreflekteras tillbaka in i det tätare mediet (θc = arcsin(n₂/n₁)).

total inre reflektion — interaktiv Optik-simulering. Bortom gränsvinkeln slipper inget ljus ut — strålen totalreflekteras tillbaka in i det tätare mediet (θc = arcsin(n₂/n₁)). Gratis virtuellt fysiklabb i webbläsaren med SI-mätningar i realtid och en guidad genomgång.

total inre reflektion

Utöver gränsvinkeln slipper inget ljus ut — strålen reflekteras totalt tillbaka in i det tätare mediet (θc = arcsin(n₂/n₁)).

När ljus färdas från ett tätare till ett tunnare medium når en ökande infallsvinkel så småningom gränsvinkeln där brutna strålar skulle stryka ytan. Utöver θ_c reflekteras all energi internt — principen bakom fiberoptik och diamanternas glans.

• θ_c = arcsin(n₂/n₁)
• Ingen transmission förbi θ_c

Undersökningsblad

Planera frågan innan du öppnar labbet

Sammanfattningen speglar den förrenderade sidan: drivande fråga, konkurrerande förutsägelser, variablernas roller, styrande lagar, uppställning, analys- och utvidgningsfrågor förblir synliga och i den här ordningen.

Drivande fråga

Ljus som färdas från ett tätare medium (som glas) mot ett mindre tätt (som luft) kan reflekteras helt i stället för att brytas ut, om infallsvinkeln är tillräckligt stor. Har ett glas med högre index en mindre eller större gränsvinkel?

Förutsägelser att väga

• Ett glas med högre index har en större gränsvinkel.
• Gränsvinkeln beror inte på glasets index.
• Ett glas med högre index har en mindre gränsvinkel — total intern reflektion börjar gälla lättare.

Variablernas roller

Det du ställer in:

• Glasindex n₁

Det du mäter:

• Gränsvinkel θ_c (°)

Så går undersökningen till

1. Öppna förinställningen Total intern reflektion och tryck på Återställ. Ljuset färdas från glas till luft (n₂ = 1.0 fixerat).
2. Aktivera avläsningen av gränsvinkeln.
3. Ställ in glasets brytningsindex för varje försök och notera gränsvinkeln.

Styrande ekvation

Gränsvinkel för total intern reflektion — θc = arcsin(n₂/n₁)

Ljus som färdas från ett tätare medium (n₁) mot ett mindre tätt (n₂ < n₁) reflekteras totalt internt för varje infallsvinkel bortom gränsvinkeln θ_c = asin(n₂/n₁). Bortom denna vinkel transmitteras inget ljus alls — 100 % reflektion.

Det det utskrivbara arbetsbladet ber eleverna räkna ut

• Beräkna för ett försök θ_c = asin(n₂/n₁) med n₂ = 1.0. Jämför med tabellen.
• Förklara varför ett glas med högre index (som bryter ljuset hårdare) har en MINDRE gränsvinkel — total intern reflektion sker för ett bredare spann av infallsvinklar.

Var det här syns utanför labbet

• Optiska fibrer förlitar sig på total intern reflektion för att fånga ljus inuti en glaskärna med högt index och studsa det längs fibrens längd med nästan ingen förlust. Förklara varför tillverkare av fiberoptiska kablar använder glaskärnor med mycket högt index omgivna av en mantel med lägre index.
• Diamant har ett ovanligt högt brytningsindex (cirka 2,42), vilket ger den en mycket liten gränsvinkel (cirka 24°). Förklara varför detta får en välskuren diamant att blänka kraftigt — ljus som kommer in från ovansidan tenderar att reflekteras totalt internt flera gånger innan det lämnar diamanten.

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

1. Välkommen till Total intern reflektion
2. Välj objektet
3. Tryck på Spela upp
4. Inget ljus transmitteras
5. Öppna panelen Egenskaper
6. Klart!

Öppna den interaktiva simuleringen för att bygga scenen, tryck på Spela och utforska med mätningar i realtid och en guidad genomgång.

Öppna interaktivt labb →

Ladda ner labblad →

Snells brytningslag