Повне внутрішнє відбиття: критичний кут

1 · Прогноз

Світло, що йде з густішого середовища (як скло) в менш густе (як повітря), може відбитися повністю замість заломлення назовні, якщо кут падіння достатньо крутий. Чи має скло з вищим показником менший чи більший критичний кут?

• Скло з вищим показником має більший критичний кут.
• Критичний кут не залежить від показника скла.
• Скло з вищим показником має менший критичний кут — повне внутрішнє відбиття включається легше.

2 · Установка

1. Відкрийте пресет tir та натисніть «Скинути». Світло йде зі скла в повітря (n₂ = 1.0 фіксований).
2. Увімкніть показ критичного кута.
3. Задайте показник заломлення скла для кожного заміру та запишіть критичний кут.

3 · Збір даних

Побудуйте критичний кут θ_c (вісь y) проти 1/n₁ (вісь x) для трьох замірів.

4 · Аналіз

1. Для одного заміру обчисліть θ_c = asin(n₂/n₁) з n₂ = 1.0. Порівняйте з таблицею.
2. Поясніть, чому скло з вищим показником (сильніше заломлюючи світло) має МЕНШИЙ критичний кут — повне внутрішнє відбиття відбувається для ширшого діапазону кутів падіння.

5 · Поглиблення

1. Оптичні волокна покладаються на повне внутрішнє відбиття, щоб тримати світло всередині високопоказникового скляного осердя, відбиваючи його вздовж довжини волокна майже без втрат. Поясніть, чому виробники волоконно-оптичних кабелів використовують скляні осердя з дуже високим показником, оточені оболонкою з нижчим показником.
2. Діамант має незвично високий показник заломлення (близько 2.42), що дає йому дуже малий критичний кут (близько 24°). Поясніть, чому це робить добре огранований діамант виблискуюче яскравим — світло, що входить зверху, схильне повністю внутрішньо відбитися багато разів перед виходом.

Фізика цього експерименту

← Назад до експерименту