การสะท้อนกลับหมด มุมวิกฤต

1 · ทำนาย

แสงเดินทางจากตัวกลางหนาแน่นกว่า (เช่นกระจก) ไปหาตัวกลางเบากว่า (เช่นอากาศ) สะท้อนกลับทั้งหมดแทนที่จะหักเหออกได้ ถ้ามุมตกชันพอ กระจกดัชนีสูงกว่ามีมุมวิกฤตเล็กกว่าหรือใหญ่กว่า

• กระจกดัชนีสูงกว่ามีมุมวิกฤตใหญ่กว่า
• มุมวิกฤตไม่ขึ้นกับดัชนีของกระจก
• กระจกดัชนีสูงกว่ามีมุมวิกฤตเล็กกว่า — การสะท้อนกลับหมดเริ่มง่ายกว่า

2 · จัดเตรียม

1. เปิดพรีเซ็ท tir แล้วกดรีเซ็ต แสงเดินทางจากกระจกไปอากาศ (n₂ = 1.0 คงที่)
2. เปิดค่าแสดงมุมวิกฤต
3. ตั้งดัชนีหักเหของกระจกในแต่ละรอบแล้วบันทึกมุมวิกฤต

3 · เก็บข้อมูล

พล็อตมุมวิกฤต θ_c (แกน y) กับ 1/n₁ (แกน x) จากสามรอบการทดลอง

4 · วิเคราะห์

1. สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณ θ_c = asin(n₂/n₁) โดยใช้ n₂ = 1.0 เทียบกับตาราง
2. อธิบายว่าเหตุใดกระจกดัชนีสูงกว่า (โค้งแสงแรงกว่า) จึงมีมุมวิกฤต “เล็กกว่า” — การสะท้อนกลับหมดเกิดกับช่วงมุมตกที่กว้างกว่า

5 · ต่อยอด

1. ใยแก้วนำแสงอาศัยการสะท้อนกลับหมดกักแสงไว้ในแกนแก้วดัชนีสูง สะท้อนไปตามความยาวเส้นใยแทบไม่สูญเสีย อธิบายว่าเหตุใจผู้ผลิตสายไฟเบอร์ออปติกจึงใช้แกนแก้วดัชนีสูงมากล้อมด้วยแคลดดิงดัชนีต่ำกว่า
2. เพชรมีดัชนีหักเหสูงผิดปกติ (ราว 2.42) ทำให้มุมวิกฤตเล็กมาก (ราว 24°) อธิบายว่าเหตุใดจึงทำให้เพชรเจียระไนดีเปล่งประกาย — แสงที่เข้าจากด้านบนมักสะท้อนกลับหมดหลายครั้งก่อนออก

ฟิสิกส์เบื้องหลังการทดลองนี้

← กลับไปการทดลอง