Όταν το φως πάει από ένα μέσο σε άλλο με μικρότερο δείκτη διάθλασης και η γωνία πρόσπτωσης ξεπεράσει την κρίσιμη γωνία, δεν περνά καθόλου: ανακλάται ολικά. Έτσι λάμπει το διαμάντι και έτσι δουλεύουν τα περισκόπια και οι οπτικές ίνες.
Γ΄ Λυκείου · Φυσική · 30 λεπτά
Το μάθημα είναι στο σχολικό βιβλίο. Δεν το αντιγράφουμε εδώ. Άνοιξε το επίσημο
κεφάλαιο και γύρνα για την εξάσκηση.
Η σύνοψη, οι όροι και οι ασκήσεις γράφτηκαν με τη βοήθεια τεχνητής νοημοσύνης από το
σχολικό βιβλίο και μπορεί να έχουν λάθη. Πηγή είναι πάντα το βιβλίο: ό,τι σου φαίνεται περίεργο,
έλεγξέ το εκεί. Βρήκες λάθος; Γράψε μας στο aporia@signmak.com.
Σχεδιάγραμμα
Δική μας σύνοψη της ενότητας, για επανάληψη. Πηγή είναι πάντα το βιβλίο.
Τι έγινε
Ακτίνες από σημειακή πηγή μέσα σε μέσο a πέφτουν στην επιφάνεια προς μέσο b με na > nb. Από τον νόμο του Snell, ημθb = (na/nb)·ημθa, οπότε η γωνία διάθλασης είναι μεγαλύτερη από τη γωνία πρόσπτωσης.
Για κάποια γωνία πρόσπτωσης μικρότερη από 90° προκύπτει θb = 90°: η διαθλώμενη ακτίνα τρέχει παράλληλα με την επιφάνεια. Αυτή η γωνία λέγεται κρίσιμη ή οριακή, θcrit.
Για γωνίες πρόσπτωσης πάνω από θcrit η ακτίνα δεν περνά: ανακλάται ολικά, ακολουθώντας τον νόμο της ανάκλασης (γωνία πρόσπτωσης ίση με γωνία ανάκλασης).
Με θb = 90° στον νόμο του Snell, ημθcrit = nb/na. Αυτό έχει νόημα μόνο για na > nb· αλλιώς θα έβγαινε ημίτονο μεγαλύτερο από 1.
Η κρίσιμη γωνία είναι μικρή όταν φως βγαίνει προς τον αέρα από υλικό με υψηλό n: 41,1° για γυαλί, 24° για διαμάντι. Γι' αυτό το κατεργασμένο διαμάντι λαμποκοπά.
Πρίσματα ολικής ανάκλασης στρέφουν μια ακτίνα κατά 90° ή κατά 180°· δύο τέτοια πρίσματα σχηματίζουν το περισκόπιο των υποβρυχίων. Στην ολική ανάκλαση στηρίζονται και οι οπτικές ίνες.
Ένας δύτης που κοιτάζει προς την επιφάνεια με γωνία μεγαλύτερη από την κρίσιμη (για νερό περίπου 49°) βλέπει ανακλασμένο τον βυθό, όχι τον αέρα.
Μόνο όταν το φως περνά από μέσο με μεγαλύτερο σε μέσο με μικρότερο δείκτη διάθλασης (na > nb) και η γωνία πρόσπτωσης είναι μεγαλύτερη από την κρίσιμη γωνία. Τότε η ακτίνα ανακλάται όλη, σαν σε τέλειο κάτοπτρο.
Πώς υπολογίζεται η κρίσιμη γωνία;
Βάζουμε θb = 90° στον νόμο του Snell και παίρνουμε ημθcrit = nb/na. Για νερό με n = 1,33 προς αέρα βγαίνει περίπου 49°, για γυαλί προς αέρα 41,1° και για το διαμάντι 24°.
Γιατί λαμποκοπά ένα κατεργασμένο διαμάντι;
Επειδή η κρίσιμη γωνία του είναι μικρή (24°), το περισσότερο φως που μπαίνει ανακλάται ολικά στις πολλές έδρες του και βγαίνει μόνο όπου πέφτει σχεδόν κάθετα.
Ανοίγει το μενού κοινοποίησης του κινητού σου. Αν δεν υπάρχει, αντιγράφεται ο σύνδεσμος.
Νέα από το aporia.gr Νέες ενότητες και ό,τι βρίσκουμε στα θέματα των Πανελληνίων, στη σελίδα μας στο Facebook.