Ribinis Visiškojo Atspindžio Kampas: Sužinokite, Kas Tai Ir Kaip Jis Veikia!

Įvadas

Šviesa, sklindanti skirtingomis terpėmis, elgiasi nevienodai. Kai šviesos spindulys pereina iš vienos terpės į kitą, jis gali būti atspindėtas arba lūžti. Tačiau esant tam tikroms sąlygoms, šviesa gali patirti visiškąjį atspindį, kuris yra svarbus reiškinys optikoje. Šiame straipsnyje išnagrinėsime, kas yra ribinis visiškojo atspindžio kampas ir kokie veiksniai jam įtakos turi.

Kas Yra Visiškasis Atspindys?

Visiškasis atspindys - tai reiškinys, kai šviesa, sklindanti iš optiškai tankesnės į retesnę terpę, atsispindi nuo ribos tarp šių terpių, nepereidama į retesnę terpę. Šis reiškinys vyksta tik tada, kai kritimo kampas yra didesnis arba lygus ribiniam kampui.

Optiškai Tankesnė ir Retesnė Terpės

Norint suprasti visiškojo atspindžio reiškinį, svarbu žinoti, kas yra optiškai tankesnė ir retesnė terpės. Optinė tankis apibūdina, kaip greitai šviesa sklinda per tam tikrą medžiagą. Medžiaga, kurioje šviesa sklinda lėčiau, yra optiškai tankesnė, o medžiaga, kurioje šviesa sklinda greičiau, yra optiškai retesnė. Pavyzdžiui, vanduo yra optiškai tankesnis už orą, o stiklas - už vandenį.

Visiškojo Atspindžio Sąlygos

Visiškasis atspindys įvyksta, kai tenkinamos dvi pagrindinės sąlygos:

Šviesa turi sklisti iš optiškai tankesnės terpės į optiškai retesnę terpę.
Kritimo kampas turi būti didesnis arba lygus ribiniam kampui.

Ribinis Visiškojo Atspindžio Kampas

Ribinis visiškojo atspindžio kampas - tai minimalus kritimo kampas, kuriuo prasideda visiškasis atspindys. Kai kritimo kampas yra mažesnis už ribinį, šviesa iš dalies atsispindi ir iš dalies lūžta. Tačiau kai kritimo kampas pasiekia ribinį kampą arba yra už jį didesnis, visa šviesa atsispindi atgal į optiškai tankesnę terpę.

Taip pat skaitykite: Visiškas vidaus atspindys

Ribinio Kampo Apskaičiavimas

Ribinis kampas (θc) gali būti apskaičiuojamas naudojant Snell'io dėsnį:

sin(θc) = n2 / n1

kur:

n1 - optiškai tankesnės terpės lūžio rodiklis
n2 - optiškai retesnės terpės lūžio rodiklis

Iš šios formulės matyti, kad ribinis kampas priklauso nuo dviejų terpių lūžio rodiklių santykio. Kuo didesnis šis santykis, tuo mažesnis ribinis kampas.

Pavyzdžiai

Deimantas: Deimanto ribinis visiškojo atspindžio kampas yra labai mažas - apie 24°. Tai reiškia, kad šviesa, patekusi į deimantą, patiria daugkartinius visiškuosius atspindžius, todėl deimantas taip stipriai spindi.
Šviesolaidis: Šviesolaidžiuose naudojamas visiškojo atspindžio reiškinys šviesai perduoti dideliais atstumais be didelių nuostolių. Šviesa, patekusi į šviesolaidį, nuolat atsispindi nuo jo sienelių, kol pasiekia galą.

Visiškojo Atspindžio Taikymas

Visiškasis atspindys yra plačiai naudojamas įvairiose srityse:

Taip pat skaitykite: Suprasti ribinį dažnį

Optiniai prietaisai: Žiūronuose, periskopuose ir kituose optiniuose prietaisuose visiškojo atspindžio prizmės naudojamos šviesos krypties pakeitimui.
Šviesolaidžiai: Telekomunikacijose ir medicinoje šviesolaidžiai naudojami duomenų ir vaizdų perdavimui.
Medicininė diagnostika: Endoskopai naudoja šviesolaidžius vidaus organų apžiūrai.
Papuošalai: Deimantai ir kiti brangakmeniai yra šlifuojami taip, kad maksimaliai išnaudotų visiškojo atspindžio reiškinį.

Šviesolaidžiai: Technologijos Pavyzdys

Šviesolaidis - tai labai plonų stiklo gijų kabelis, naudojamas šviesos signalams perduoti dideliais atstumais. Šviesa, patekusi į šviesolaidį, nuolat atsispindi nuo jo sienelių dėl visiškojo atspindžio reiškinio. Šis reiškinys leidžia perduoti signalus su minimaliais nuostoliais, todėl šviesolaidžiai yra plačiai naudojami telekomunikacijų tinkluose.

Kiti Optikos Reiškiniai

Be visiškojo atspindžio, optikoje yra ir kitų svarbių reiškinių, tokių kaip šviesos lūžis, interferencija ir difrakcija.

Šviesos lūžis: Šviesos lūžis - tai šviesos spindulio krypties pasikeitimas, kai jis pereina iš vienos terpės į kitą. Šis reiškinys priklauso nuo terpių lūžio rodiklių skirtumo.
Bangų interferencija: Bangų interferencija - tai dviejų ar kelių koherentinių bangų sudėtis. Interferencijos minimumas įvyksta, kai viename taške susitinka vienos bangos iškila, o kitos - įduba, todėl bangos viena kitą slopina.
Svyravimo periodas ir dažnis: Svyravimo periodas - tai laiko tarpas, per kurį kūnas susvyruoja vieną kartą, arba vieno svyravimo trukmė. Svyravimo dažnis - tai dydis, atvirkščias periodui, nusakantis svyravimų skaičių per vieną sekundę. Priverstiniai svyravimai vyksta periodiškai veikiant išorinei jėgai.

Optikos Prietaisai ir Jų Panaudojimas

Optikos prietaisai, tokie kaip lęšiai, prizmės ir veidrodžiai, yra plačiai naudojami įvairiose srityse.

Lęšiai: Lęšis - tai skaidrus kūnas, apribotas dviejų sferinių paviršių. Lęšiai naudojami akiniuose, fotoaparatuose, mikroskopuose ir teleskopuose. Plonojo lęšio formulė sieja lęšio židinio nuotolį, daikto atstumą nuo lęšio ir atvaizdo atstumą nuo lęšio. Tiesinis lęšio didinimas rodo, kiek kartų daikto atvaizdas yra didesnis už patį daiktą.
Mikroskopas: Mikroskopas - tai optinis prietaisas, skirtas mažų daiktų padidintam atvaizdui gauti. Jis susideda iš objektyvo ir okuliaro. Okuliaras - tai ilgo židinio nuotolio lęšis, pro kurį žiūrima.
Fotoparatas: Fotoparatas - tai optinis prietaisas daiktų atvaizdui gauti šviesai jautrioje medžiagoje. Tai neperšviečiama kamera, kurios užpakalinėje sienelėje yra šviesai jautri plokštelė ar juosta, o priekinėje dalyje - objektyvas.
Projektorius: Projektorius - tai prietaisas, kuris sudaro galimybę rašyti ant plėvelės, netgi ją demonstruojant.

Apšvieta ir Šviesos Stipris

Fotometrija tiria šviesos energiją. Šviesos stipris apibūdina šaltinio spinduliavimo intensyvumą. Šviesos srautas nusako, kokį energijos kiekį šviesa atneša į kūno paviršiaus plotą per vieną sekundę. Apšvieta vadinama vienetiniu paviršiaus plotu tekantis šviesos srautas.

Apšvietos Matavimas ir Formulės

Apšvieta (E) matuojama liuksais (lx) ir apskaičiuojama pagal formulę:

Taip pat skaitykite: Sužinokite apie ribinį naudingumą

E = Φ / A