Gaismas iekšējā atstarošanās — teorija. Fizika, 12. klase.

Gaismas pilnīgā iekšējā atstarošanās ir iespējama, ja gaisma virzās no optiski blīvākas vides uz optiski mazāk blīvu vidi. Šo parādību izmanto "gaismas vados" optisko signālu pārvadīšanai. Lai nodrošinātu signālu pārvadīšanu pa optisko šķiedru, tad ir jānodrošina, lai optiskās šķiedras gaismas laušanas koeficients būtu lielāks nekā apvalka gaismas laušanas koeficients.

Gaismas pilnīgā iekšējā atstarošanās ir parādība, kad visa gaisma, krītot uz robežvirsmu starp divām caurspīdīgām vidēm, atstarojas vidē, no kuras krīt.

Pilnīgā iekšējā atstarošanās notiek tad, kad gaismas krišanas leņķis sasniedz robežvērtību, kuru sauc par pilnīgās iekšējās atstarošanās robežleņķi

α_{o}

Pilnīgās iekšējās atstarošanās robežleņķis ir atkarīgs no gaismas laušanas koeficientu attiecības abām vidēm.

\sin α_{o} = \frac{n_{2}}{n_{1}}, kur n_{1} > n_{2}

Gaismas pilnīga iekšējā atstarošanās stikla prizmās:

Dabā pilnīgu iekšējo atstarošanos var novērot uz robežvirsmas starp ūdeni un gaisu. Attēlā ir redzams, ka lāzera stars pilnībā atstarojas no ūdens un gaisa robežvirsmas.

Piemērs:

Kad nirējs atrodas zem ūdens, tad viņa redzamību virs ūdens ierobežo pilnīgās iekšējās atstarošanās robežleņķis. Rezultātā ūdens virsma izskatās kā spogulis.

Tādu pašu efektu var novērot, ja cenšas paskatīties caur ūdens virsmu no akvārija sāniem.

Binokļos un fotoaparātos izmanto speciālas stikla prizmas, kurās notiek gaismas pilnīgā iekšējā atstarošanās un ar kuru palīdzību maina gaismas izplatīšanās virzienu.

Piemērs:

Cik liels ir pilnīgās iekšējās atstarošanās robežleņķis uz ūdens un gaisa robežvirsmas, ja ūdens gaismas laušanas koeficients ir \(1,33\)?

1) Sākumā aprēķina robežleņķa sinusa vērtību.

\sin α_{o} = \frac{n_{2}}{n_{1}} = \frac{1}{1,33} = 0,752

2) Izmantojot leņķa sinusa vērtību nosaka pašu leņķi.

ja \sin α_{o} = 0,752; tad α_{o} = 48,8 ° \approx 49 °

Piemērs:

Gaisma pilnīgi atstarojas stiklā uz ūdens un stikla robežvirsmas, ja krišanas leņķis ir lielāks par \(56\) grādiem.

Cik liels ir stikla gaismas laušanas koeficients, ja ūdens gaismas laušanas koeficients ir \(1,33\)?

1) Izsaka pilnīgās iekšējās atstarošanās robežleņķa sinusa vērtību.

ja α_{o} = 56 °, tad \sin α_{o} = 0,829

2) Formulu pārveido un izsaka stikla gaismas laušanas koeficientu.

\sin α_{o} = \frac{n_{2}}{n_{1}}; n_{1} = \frac{n_{2}}{{\sin α}_{o}} = \frac{1,33}{0,829} = 1,6

Iegūtais stikla gaismas laušanas koeficients \(1,6\) ietilpst rokasgrāmatā dotajās robežās \(1,46 - 1,74\).

Interesants video savai izaugsmei: Kā darbojas optiskās šķiedras

Atsauce:

http://blog.everydayscientist.com/?cat=11

http://www.tristanriley.co.nz/wiki/pmwiki.php?n=Year11Physics-Waves.TotalInternalReflection

http://www.bestbinocularsreviews.com/glossary-binoculars.php

Iepriekšējā teorija

Atgriezties tēmā

Nākamais uzdevums

Nosūtīt atsauksmi

Atradi kļūdu?

Sūti mums ziņu!

4. Gaismas iekšējā atstarošanās

Teorija