ทัศนศาสตร์
การสะท้อนกลับหมดภายใน
เมื่อเกินมุมวิกฤต แสงจะไม่สามารถออกไปได้เลย — รังสีจะสะท้อนกลับเข้าสู่ตัวกลางที่หนาแน่นกว่าทั้งหมด (θc = arcsin(n₂/n₁))
การสะท้อนกลับหมดภายใน — การจำลองทัศนศาสตร์แบบโต้ตอบ เมื่อเกินมุมวิกฤต แสงจะไม่สามารถออกไปได้เลย — รังสีจะสะท้อนกลับเข้าสู่ตัวกลางที่หนาแน่นกว่าทั้งหมด (θc = arcsin(n₂/n₁)) ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์เสมือนบนเบราว์เซอร์ที่ใช้ฟรี พร้อมการวัด SI แบบสดและบทแนะนำ
การสะท้อนกลับหมดภายใน
เกินมุมวิกฤต ไม่มีแสงหลุดออกไป — รังสีจะสะท้อนกลับหมดเข้าสู่ตัวกลางที่หนาแน่นกว่า (θc = arcsin(n₂/n₁))
เมื่อแสงเดินทางจากตัวกลางหนาแน่นไปยังตัวกลางเบาบางกว่า การเพิ่มมุมตกกระทบในที่สุดจะถึงมุมวิกฤตที่รังสีหักเหจะเฉียดผิว เกิน θ_c พลังงานทั้งหมดสะท้อนภายใน—หลักการเบื้องหลังใยแก้วนำแสงและความแวววาวของเพชร
- θ_c = arcsin(n₂/n₁)
- ไม่มีการส่งผ่านเกิน θ_c
สรุปการสืบสวน
วางแผนคำถามก่อนเปิดห้องแล็บ
บทสรุปสะท้อนหน้าที่เรนเดอร์ล่วงหน้า คำถามขับเคลื่อน คำทำนายที่ขัดแย้งกัน บทบาทตัวแปร กฎที่ควบคุม การตั้งค่า การวิเคราะห์ และโจทย์ต่อยอดยังแสดงและเรียงตามลำดับนี้
คำถามขับเคลื่อน
แสงเดินทางจากตัวกลางหนาแน่นกว่า (เช่นกระจก) ไปหาตัวกลางเบากว่า (เช่นอากาศ) สะท้อนกลับทั้งหมดแทนที่จะหักเหออกได้ ถ้ามุมตกชันพอ กระจกดัชนีสูงกว่ามีมุมวิกฤตเล็กกว่าหรือใหญ่กว่า
คำทำนายที่ต้องชั่งใจ
- กระจกดัชนีสูงกว่ามีมุมวิกฤตใหญ่กว่า
- มุมวิกฤตไม่ขึ้นกับดัชนีของกระจก
- กระจกดัชนีสูงกว่ามีมุมวิกฤตเล็กกว่า — การสะท้อนกลับหมดเริ่มง่ายกว่า
บทบาทของตัวแปร
สิ่งที่คุณตั้ง:
- ดัชนีกระจก n₁
สิ่งที่คุณวัด:
- มุมวิกฤต θ_c (°)
การสืบสวนดำเนินไปอย่างไร
- เปิดพรีเซ็ท tir แล้วกดรีเซ็ต แสงเดินทางจากกระจกไปอากาศ (n₂ = 1.0 คงที่)
- เปิดค่าแสดงมุมวิกฤต
- ตั้งดัชนีหักเหของกระจกในแต่ละรอบแล้วบันทึกมุมวิกฤต
สมการควบคุม
มุมวิกฤตของการสะท้อนกลับหมด — θc = arcsin(n₂/n₁)
แสงที่เดินทางจากตัวกลางหนาแน่น (n₁) ไปหาตัวกลางเบากว่า (n₂ < n₁) จะสะท้อนกลับทั้งหมดภายในเมื่อมุมตกกระทบเกินมุมวิกฤต θ_c = asin(n₂/n₁) เกินมุมนี้แล้วไม่มีแสงส่องผ่านเลย สะท้อน 100%
สิ่งที่ใบงานพิมพ์ได้ให้นักเรียนคิด
- สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณ θ_c = asin(n₂/n₁) โดยใช้ n₂ = 1.0 เทียบกับตาราง
- อธิบายว่าเหตุใดกระจกดัชนีสูงกว่า (โค้งแสงแรงกว่า) จึงมีมุมวิกฤต “เล็กกว่า” — การสะท้อนกลับหมดเกิดกับช่วงมุมตกที่กว้างกว่า
สิ่งนี้ปรากฏที่ใดนอกห้องแล็บ
- ใยแก้วนำแสงอาศัยการสะท้อนกลับหมดกักแสงไว้ในแกนแก้วดัชนีสูง สะท้อนไปตามความยาวเส้นใยแทบไม่สูญเสีย อธิบายว่าเหตุใจผู้ผลิตสายไฟเบอร์ออปติกจึงใช้แกนแก้วดัชนีสูงมากล้อมด้วยแคลดดิงดัชนีต่ำกว่า
- เพชรมีดัชนีหักเหสูงผิดปกติ (ราว 2.42) ทำให้มุมวิกฤตเล็กมาก (ราว 24°) อธิบายว่าเหตุใดจึงทำให้เพชรเจียระไนดีเปล่งประกาย — แสงที่เข้าจากด้านบนมักสะท้อนกลับหมดหลายครั้งก่อนออก
- AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
- General High School Physics — Light & optics
- NGSS High School Physics — Wave properties
- ยินดีต้อนรับสู่ การสะท้อนกลับหมด
- เลือกวัตถุ
- กดเล่น
- ไม่มีแสงส่งผ่าน
- เปิดแผงคุณสมบัติ
- คุณทำได้แล้ว!
เปิดการจำลองแบบโต้ตอบเพื่อสร้างฉาก กดเล่น แล้วสำรวจพร้อมการวัดสดและบทแนะนำ