Total intern reflektion: Gränsvinkeln

1 · Förutsäg

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?

• 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.

2 · Uppbyggnad

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.

3 · Samla data

Rita gränsvinkeln θ_c (y-axeln) mot 1/n₁ (x-axeln) för dina tre försök.

4 · Analysera

1. Beräkna för ett försök θ_c = asin(n₂/n₁) med n₂ = 1.0. Jämför med tabellen.
2. 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.

5 · Utvidga

1. 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.
2. 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.

Fysiken bakom det här experimentet

← Tillbaka till experimentet

138 gratis utskrivbara labblad i fysik