...
Kurser Alla kurser Min sida Min sida Provbank Mina prov Min skola Läromedel Blogg Guider Om oss Kontakt Nationella prov Gamla högskoleprov Läxhjälp matematik Priser
Sök Mitt konto Logga ut Elev/lärare
-registrering
Logga in Köp Premium Köp Premium Prova gratis
Genom att använda den här sidan godkänner du våra användarvillkor, vår integritetspolicy och att vi använder cookies.
EXEMPEL I VIDEON
Lägg till som läxa
Lägg till som stjärnmärkt
  Lektionsrapport   Hjälp

Frågor hjälpmarkerade!

Alla markeringar försvinner.

Ta bort markeringar Avbryt
Kopiera länk Facebook Twitter Repetera Rapportera Ändra status
KURSER  / 
Fysik 2
 /   Elektromagnetisk vågrörelse och Ljus

Totalreflektion

Endast Premium- användare kan rösta.
Författare:Fredrik Vislander
Rapportera fel Redigera lektion Redigera text Redigera övning Redigera video

Vi ska i den här lektionen fortsätta titta på brytning av ljus men undersöka ett specialfall, något som kallas totalreflektion
Vi minns från tidigare lektioner att när ljus går från ett medium till ett annat så ändrar ljuset riktning, ljuset ”bryts”. Vi har även sett att då ljuset går från ett optiskt tätare medium till ett optiskt tunnare medium så bryt ljuset från normalen. Notera även att då ljus passerar en gränsyta mellan två medier så passerar inte allt ljus utan en del av ljuset reflekteras och följer då reflektionslagen $i=r$i=r.

Vi tittar på ett exempel då en dykare lyser med en ficklampa under ytan upp mot vattenytan. Ytan utgör ju en gränsyta mellan två medium, vatten och luft där vatten är ett optiskt tätare medium än luft.

Det innebär ju att ljuset kommer att brytas från normalen ovanför vattenytan, dvs. brytningsvinkeln b kommer vara större än infallsvinkeln i. Samtidigt kommer en del av ljuset att reflekteras tillbaka ner i vattnet enligt  $i=r$i=r

Vi tänker oss nu att dykaren ökar infallsvinkeln i något. Det gör ju att ljuset bryts än mer från normalen och brytningsvinkeln ökar också. Notera också att mindre andel ljus transmitteras genom gränsytan och andelen reflekterat ljus ökar.

Dykaren ökar infallsvinkeln ytterligare och vi ser att brytningsvinkeln nu börjar bli så stor att den transmitterade ljusstrålen börjar närma sig vattenytan. Ännu mindre ljus transmitteras och det reflekterade ljuset ökar.

Vi börjar nu inse att det finns en infallsvinkel som kommer göra att så att brytningsvinkeln blir exakt 90 grader och inget ljus kommer att passera gränsytan utan allt ljus reflekteras tillbaka ner i vattnet. Fenomenet kallas alltså totalreflektion och vinkeln kallas ”gränsvinkel för totalreflektion” och vi noterar den $i_c$ic.

Kan vi beräkna gränsvinkeln? Ja vi har ju tidigare tagit fram ett samband mellan brytningsindex i de olika medierna och infalls- och brytningsvinklarna. Sambandet kallades Snell´s lag och såg ut på följande sätt…

Gränsvinkeln får vi ju då brytningsvinkeln är $90^{\circ}$90, så vi sätter  $b=90^{\circ}$b=90 och får att $\sin i_c=\frac{n_2}{n_1}\cdot\sin90^{\circ}$sinic=n2n1 ·sin90. Eftersom $\sin90^{\circ}=1$sin90=1 så får vi  $\sin i_c=\frac{n_2}{n_1}$sinic=n2n1  eller $i_c=\sin^{-1}\left(\frac{n_2}{n_1}\right)$ic=sin1(n2n1 ).

Notera att eftersom infallsvinkeln måste vara mindre än $90^{\circ}$90 så måste kvoten $\frac{n_2}{n_1}$n2n1  vara mindre än $1$1 och vi inser då att totalreflektion bara kan inträffa då $n_2$n2$n_1$n1 dvs. då ljuset går från ett optiskt tätare medium till ett optiskt tunnare.

Exempel

Beräkna gränsvinkeln i fallet då ljus går från vatten till luft. Vi vet att $n_{luft}\approx1,00$nluƒ t1,00 och att $n_{vatten}=1,33$nvatten=1,33.

Lösning

Vi sätter in värdena i uttrycket för gränsvinkeln

 $i_c=\sin^{-1}\left(\frac{n_{luft}}{n_{vatten}}\right)=\sin^{-1}\left(\frac{1,00}{1,33}\right)\approx48753…\approx48,8^{\circ}$ic=sin1(nluƒ tnvatten )=sin1(1,001,33 )48753…48,8.

Svar
Gränsvinkeln för totalreflektion är ca $48,8^{\circ}$48,8.

Kommentarer


Endast Premium-användare kan kommentera.

██████████████████████████
████████████████████████████████████████████████████

e-uppgifter (3)

  • 1. Premium

    Redigera uppgift Rapportera fel Ändra till korrekt
    (1/0/0)
    E C A
    B
    P
    PL 1
    M
    R
    K
    M NP INGÅR EJ

    Beräkna gränsvinkeln då en ljusstråle går från etanol med brytningsindex 1.36 till luft. 

    Svar:
    Ditt svar:
    Rätt svar:
    (Korrekta varianter)
    {[{correctAnswer}]}
    Bedömningsanvisningar/Manuell rättning
    Klicka i rutorna och bedöm ditt svar.
    • Rättad
    • +1
    • Rättad
    Dela med lärare
    Rättar...
  • 2. Premium

    Redigera uppgift Rapportera fel Ändra till korrekt
    (1/0/0)
    E C A
    B
    P
    PL 1
    M
    R
    K
    M NP INGÅR EJ

    Gränsvinkeln då en ljus går från en viss vätska till luft är $42,9^{\circ}$42,9. Vad är vätskans brytningsindex?

    Svar:
    Ditt svar:
    Rätt svar:
    (Korrekta varianter)
    {[{correctAnswer}]}
    Bedömningsanvisningar/Manuell rättning
    Klicka i rutorna och bedöm ditt svar.
    • Rättad
    • +1
    • Rättad
    Dela med lärare
    Rättar...
  • 3. Premium

    Redigera uppgift Rapportera fel Ändra till korrekt
    (1/0/0)
    E C A
    B
    P
    PL 1
    M
    R
    K
    M NP INGÅR EJ

    En optisk fiber har en kärna med ett brytningsindex på $1,54$1,54 medan manteln har ett brytningsindex på 1,49. Med vilken minsta infallsvinkel måste signalen skickas in i fibern för att totalreflektion ska ske och signalen ska fortsätta genom fibern?

    Svar:
    Ditt svar:
    Rätt svar:
    (Korrekta varianter)
    {[{correctAnswer}]}
    Bedömningsanvisningar/Manuell rättning
    Klicka i rutorna och bedöm ditt svar.
    • Rättad
    • +1
    • Rättad
    Dela med lärare
    Rättar...
  • Så hjälper Eddler dig:
    Videor som är lätta att förstå Övningar & prov med förklaringar
    Allt du behöver för att klara av nationella provet
    Så hjälper Eddler dig:
    Videor som är lätta att förstå Övningar & prov med förklaringar
    Allt du behöver för att klara av nationella provet
    Din skolas prenumeration har gått ut!
    Påminn din lärare om att förnya eller fortsätt plugga med Eddler på egen hand.
    Så funkar det för:
    Elever/Studenter Lärare Föräldrar
    Din skolas prenumeration har gått ut!
    Förnya er prenumeration. Kontakta oss på: info@eddler.se
Så hjälper Eddler dig:
Videor som är lätta att förstå Övningar & prov med förklaringar
Allt du behöver för att klara av nationella provet
Så hjälper Eddler dig:
Videor som är lätta att förstå Övningar & prov med förklaringar
Allt du behöver för att klara av nationella provet
Din skolas prenumeration har gått ut!
Påminn din lärare om att förnya eller fortsätt plugga med Eddler på egen hand.
Så funkar det för:
Elever/Studenter Lärare Föräldrar
Din skolas prenumeration har gått ut!
Förnya er prenumeration. Kontakta oss på: info@eddler.se