Phản xạ nội toàn phần: Góc tới hạn

1 · Dự đoán

Ánh sáng truyền từ môi trường đậm đặc hơn (như thủy tinh) sang môi trường nhẹ hơn (như không khí) có thể phản xạ hoàn toàn thay vì khúc xạ ra ngoài, nếu góc tới đủ dốc. Kính có chỉ số cao hơn có góc tới hạn nhỏ hơn hay lớn hơn?

2 · Thiết lập

  1. Mở cài đặt trước tir và nhấn Reset. Ánh sáng truyền từ kính vào không khí (n₂ = 1.0 cố định).
  2. Kích hoạt tính năng đọc góc tới hạn.
  3. Đặt chỉ số khúc xạ của kính cho mỗi lần thử và ghi lại góc tới hạn.

3 · Thu thập dữ liệu

Chỉ số kính n₁Góc tới hạn θ_c (°)
1.30
1.50
1.70

Vẽ biểu đồ góc tới hạn θ_c (trục y) so với 1/n₁ (trục x) cho ba lần thử của bạn.

4 · Phân tích

  1. Đối với một lần dùng thử, hãy tính θ_c = asin(n₂/n₁) bằng cách sử dụng n₂ = 1.0 . So sánh với bảng.
  2. Giải thích tại sao kính chiết suất cao hơn (ánh sáng uốn cong mạnh hơn) có góc tới hạn NHỎ hơn - phản xạ nội toàn phần xảy ra đối với phạm vi góc tới rộng hơn.

5 · Gia hạn

  1. Sợi quang dựa vào sự phản xạ nội toàn phần để bẫy ánh sáng bên trong lõi thủy tinh chiết suất cao, phản chiếu ánh sáng dọc theo chiều dài của sợi mà hầu như không bị thất thoát. Giải thích tại sao các nhà sản xuất cáp cáp quang lại sử dụng lõi thủy tinh chiết suất cao được bao quanh bởi lớp bọc chiết suất thấp hơn.
  2. Kim cương có chiết suất cao bất thường (khoảng 2.42 ), tạo cho nó góc tới hạn rất nhỏ (khoảng 24 °). Giải thích lý do tại sao điều này làm cho viên kim cương cắt gọt tốt lấp lánh rực rỡ - ánh sáng đi vào từ phía trên có xu hướng phản xạ toàn bộ bên trong nhiều lần trước khi thoát ra.

Vật lý đằng sau thí nghiệm này

Góc tới hạn cho sự phản xạ toàn phần

Ánh sáng truyền từ môi trường dày đặc hơn (n₁) sang môi trường ít đậm đặc hơn (n₂ < n₁) phản xạ toàn bộ bên trong đối với mọi góc tới vượt quá góc tới hạn θ_c = asin(n₂/n₁). Ngoài góc này, không có ánh sáng nào truyền qua - phản xạ 100%.

← Quay lại thử nghiệm