光学
全内反射
超过临界角后没有光能射出——光线在光密介质内被全反射(θc = arcsin(n₂/n₁))。
全内反射——交互式光学模拟。超过临界角后没有光能射出——光线在光密介质内被全反射(θc = arcsin(n₂/n₁))。 免费的基于浏览器的虚拟物理实验室,提供实时 SI 测量和分步引导教程。
全内反射
超过临界角后没有光能射出——光线在密介质内被全反射(θc = arcsin(n₂/n₁))。
光从光密介质射向光疏介质时,增大入射角最终会到达临界角,此时折射光沿界面掠出。超过 θ_c 后,所有能量均在内部全反射——光导纤维和钻石璀璨的原理正在于此。
- 临界角 θ_c = arcsin(n₂/n₁)
- 超过θ_c后无透射
调查简介
在打开实验室之前计划好问题
这份简介反映预渲染页面:探究问题、相互竞争的预测、变量角色、支配定律、设置以及分析和拓展提示都会按此顺序保持可见。
驾驶问题
光从较密介质(如玻璃)射向较疏介质(如空气)时,若入射角足够陡,可能会完全反射而不折射出去。折射率更高的玻璃,其临界角是更小还是更大?
预测权重
- 折射率更高的玻璃临界角更大。
- 临界角不取决于玻璃的折射率。
- 折射率更高的玻璃临界角更小——全反射更容易发生。
可变角色
您设置的内容:
- 玻璃指数 n₁
您测量的内容:
- 临界角θ_c (°)
调查如何进行
- 打开 tir 预设并按重置。光从玻璃传播到空气中(n₂ = 1.0 固定)。
- 启用临界角读数。
- 设置每次试验的玻璃折射率并记录临界角。
控制方程
全内反射的临界角 — θc = arcsin(n₂/n₁)
光从密度较大的介质 (n₁) 向密度较小的介质传播 (n₂ < n₁) 对于超出临界角的任何入射角,光都会发生全内反射 θ_c = asin(n₂/n₁). 超过此角度,根本没有光传输 — 100 % 反射。
可打印的工作表要求学生完成什么
- 对于一项试验,使用 n₂ = 1.0 计算 θ_c = asin(n₂/n₁) 。与表比较。
- 请解释为什么折射率更高的玻璃(更强烈地弯折光线)会有更小的临界角——全反射会在更宽的入射角范围内发生。
这在实验室之外的地方表现出来
- 光纤依靠全反射将光困在高折射率的玻璃芯中,使其几乎无损耗地沿光纤长度反弹前进。请解释为什么光纤电缆制造商要使用被低折射率包层包围的高折射率玻璃芯。
- 钻石具有异常高的折射率(约2.42),使其临界角非常小(约24°)。请解释为什么这使得切工优良的钻石会灿烂闪耀——从顶部进入的光在离开之前往往会经历多次全反射。
- AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
- General High School Physics — Light & optics
- NGSS High School Physics — Wave properties
- 欢迎学习全内反射
- 选择物体
- 按播放
- 无透射光
- 打开检查器
- 完成了!
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