v2.0.9794.34739
Fizyka dla każdego

Fale i optyka · wirtualne doświadczenie

Załamanie i całkowite wewnętrzne odbicie

Śledź promienie na granicy dwóch ośrodków, porównuj kąty i znajdź warunek całkowitego odbicia.

Najpierw przewidź

Czy przy dowolnym kącie światło może przejść ze szkła do powietrza?

Ze szkła n = 1,5 do powietrza n = 1 światło padające pod kątem 30° załamuje się pod kątem około 48,59°. Granica wynosi około 41,81°; dla 50° występuje całkowite wewnętrzne odbicie. W odwrotną stronę, z powietrza do szkła, całkowite odbicie nie wystąpi.

Ustaw doświadczenie

Porównaj swoje próby

Zapisz ustawienia i odczyty, zmień jeden parametr i zapisz kolejną próbę. To wyniki modelu. Tabela pozostaje na tej stronie do jej zamknięcia; możesz pobrać ją jako CSV.

Brak zapisanych prób. Możesz porównać do 20 prób.

Jak działa ten model?

Kąty padania θ₁ i załamania θ₂ mierzymy od normalnej, czyli prostej prostopadłej do granicy ośrodków. Prawo Snella ma postać n₁ sin θ₁ = n₂ sin θ₂. Większy współczynnik n oznacza mniejszą prędkość światła w danym ośrodku.

Przy przejściu do ośrodka o większym n promień zbliża się do normalnej. Przy przejściu do mniejszego n odchyla się od niej. Jeśli współczynniki są jednakowe, kierunek pozostaje ten sam, a w przyjętym modelu nie występuje odbicie.

Kąt graniczny istnieje tylko dla n₁ > n₂: θg = arcsin(n₂/n₁). Przy tym kącie kierunek załamany jest równoległy do granicy. Powyżej niego nie istnieje biegnący promień załamany; zachodzi całkowite wewnętrzne odbicie.

Czerwony promień pokazuje odbicie, dla którego kąt odbicia jest równy kątowi padania. Kolory i grubości linii rozróżniają kierunki; nie przedstawiają udziałów energii. Poniżej kąta granicznego zwykle występują jednocześnie odbicie i załamanie.

Założenia i granice

  • Płaska granica jednorodnych, przezroczystych, izotropowych i niemagnetycznych ośrodków; brak pochłaniania.
  • Optyka geometryczna. Nie obliczamy współczynników Fresnela, polaryzacji, dyspersji ani pola zanikającego przy całkowitym odbiciu.
  • Rysunek pokazuje rzeczywiste kąty. Długości odcinków promieni są umowne i nie oznaczają drogi przebytej w danym czasie.

Sprawdź samodzielnie

Wybierz n₁ = 1,5 i n₂ = 1. Najpierw ustaw θ₁ = 30°, następnie 50°. Przewiduj, czy w obu przypadkach pojawi się promień załamany.

Sprawdź rozwiązanie

Dla 30°: sin θ₂ = 1,5 · sin 30° = 0,75, zatem θ₂ ≈ 48,59°. Kąt graniczny wynosi arcsin(1/1,5) ≈ 41,81°. Przy 50° warunek na sinus dałby wartość większą od 1, więc nie ma biegnącego promienia załamanego: światło ulega całkowitemu wewnętrznemu odbiciu.

Podstawy fizyczne

Nie znalazłeś szukanego materiału? Napisz do nas — pomóż nam rozwijać Fizykę dla każdego.