ТърсиУченик? Влез с код30 дни безплатноБезплатно
Класове
Начален етап
Прогимназиален етап
Гимназиален етап
Всички игриНВО и матуриЦениСтатииВидеоЗа родителиЗа училищаВход за учителиУченик? Влез с код
Физика и астрономия · 10 клас · урок 3 от 4

Пълно вътрешно отражение. Оптично влакно

Когато светлината преминава от оптически по-плътна в по-рядка среда, ъгълът на пречупване е по-голям от ъгъла на падане. При определен ъгъл на падане, наречен граничен, пречупеният лъч става 90° и се плъзга по границата. Ако ъгълът на падане е по-голям от граничния, светлината изобщо не преминава и се отразява изцяло обратно. Това е пълното вътрешно отражение; на него се основават оптичните влакна, по които светлината се пренася на километри, както и блясъкът на диаманта.

Играйте само този урок:Вярно или невярноТаблоБомбаНадбягванеОтборен тест А/Б/В/ГГорещ стол

Работен лист за печат

Какво да запомним

  • Условия: светлината идва от по-плътна към по-рядка среда и ъгълът на падане е по-голям от граничния.
  • Граничен ъгъл: sin α0 = n2/n1; към въздух sin α0 = 1/n.
  • Вода-въздух: α0 ≈ 49°; стъкло-въздух: α0 ≈ 42°.
  • Оптично влакно: сърцевина с по-голям показател, обвивка с по-малък.
  • Приложения: интернет кабели, ендоскопи, призмени бинокли.

Пример

За стъкло с n = 1,5 граничният ъгъл към въздух е sin α0 = 1/1,5 ≈ 0,667, т.е. α0 ≈ 41,8°.

Проверете се: 15 въпроса

Натиснете въпроса, за да видите верния отговор и обяснението.

  1. При какво условие е възможно пълно вътрешно отражение?
    • Светлината отива към оптически по-плътна среда
    • Ъгълът на падане е 0°
    • Средите имат еднакъв показател
    • Светлината отива към оптически по-рядка среда под ъгъл, не по-малък от граничния

    Отговор: Към по-рядка среда и ъгъл ≥ граничния

    Тогава пречупен лъч няма и цялата светлина се отразява.

  2. Къде се използва пълното вътрешно отражение?
    • В микровълновите фурни
    • В електродвигателите
    • В трансформаторите
    • В оптичните влакна

    Отговор: В оптичните влакна

    Светлината се отразява многократно от стените на влакното и почти не губи енергия.

  3. Колко е приблизително граничният ъгъл за границата вода-въздух (n = 1,33)?
    • ≈ 41,8°
    • ≈ 48,8°
    • ≈ 24,4°
    • 90°

    Отговор: ≈ 48,8°

    sin α0 = 1/1,33 ≈ 0,75, α0 ≈ 48,8°.

  4. Светлина преминава от стъкло (n = 1,5) към вода (n = 1,33). Колко е граничният ъгъл?
    • ≈ 41,8°
    • ≈ 48,8°
    • ≈ 62,5°
    • Няма граничен ъгъл

    Отговор: ≈ 62,5°

    sin α0 = 1,33/1,5 ≈ 0,887, α0 ≈ 62,5°.

  5. Как е устроено оптичното влакно?
    • Сърцевина с по-голям показател на пречупване, обвита със слой с по-малък показател
    • Сърцевина с по-малък показател, обвита със слой с по-голям показател
    • Кух метален проводник
    • Сърцевина и обвивка с еднакъв показател

    Отговор: Сърцевината е оптически по-плътна от обвивката

    Така на границата им става пълно вътрешно отражение.

  6. Какво се случва при пълно вътрешно отражение?
    • Цялата светлина се пречупва
    • Светлината се поглъща
    • Светлината спира на границата
    • Няма пречупен лъч и цялата светлина се отразява

    Отговор: Няма пречупен лъч и цялата светлина се отразява

    При ъгъл на падане, по-голям от граничния, светлината изцяло се връща в оптически по-плътната среда.

  7. Колко е ъгълът на пречупване, когато ъгълът на падане е равен на граничния?
    • 0°
    • 45°
    • 90°
    • 180°

    Отговор: 90°

    При граничния ъгъл пречупеният лъч се плъзга по границата, т.е. β = 90°.

  8. По коя формула се намира граничният ъгъл при преход от среда с показател n към въздух?
    • sin α0 = 1/n
    • sin α0 = n
    • cos α0 = 1/n
    • tg α0 = n

    Отговор: sin α0 = 1/n

    От n sin α0 = 1 · sin 90° следва sin α0 = 1/n.

  9. Защо диамантът блести силно?
    • Защото излъчва собствена светлина
    • Има голям показател на пречупване и малък граничен ъгъл, затова светлината се отразява многократно вътре
    • Има голям граничен ъгъл
    • Защото е твърд

    Отговор: Има голям показател на пречупване и малък граничен ъгъл, затова светлината се отразява многократно вътре

    При n ≈ 2,42 граничният ъгъл е около 24° и шлифованият диамант връща почти цялата светлина към наблюдателя.

  10. Как се нарича явлението, при което над нагрят асфалт се вижда „вода“ (всъщност отражение на небето)?
    • Дъга
    • Ореол
    • Полярно сияние
    • Мираж

    Отговор: Мираж

    В нагретите слоеве въздух близо до земята показателят на пречупване е по-малък и лъчите се извиват нагоре чак до пълно отражение.

  11. Възможно ли е пълно вътрешно отражение при преход на светлината от въздух към вода?
    • Да, винаги
    • Да, при малки ъгли
    • Не
    • Само за червена светлина

    Отговор: Не

    Пълно вътрешно отражение има само при преход от по-плътна към по-рядка среда.

  12. Кой медицински уред използва оптични влакна, за да се гледа вътре в тялото?
    • Стетоскоп
    • Термометър
    • Тонометър
    • Ендоскоп

    Отговор: Ендоскоп

    Ендоскопът пренася светлина и изображение по снопове оптични влакна.

  13. Граничният ъгъл стъкло-въздух е около 42°. Какво става с лъч, който пада отвътре на стъклото под ъгъл 50°?
    • Отразява се изцяло
    • Излиза без отклонение
    • Пречупва се към нормалата
    • Поглъща се

    Отговор: Отразява се изцяло

    Ъгълът на падане е по-голям от граничния, затова светлината изцяло се отразява.

  14. Граничният ъгъл на дадено вещество спрямо въздух е 30°. Колко е показателят му на пречупване?
    • 0,5
    • 2
    • 1,5
    • 1,15

    Отговор: 2

    sin α0 = 1/n, n = 1/sin 30° = 1/0,5 = 2.

  15. Кое е основното предимство на оптичния кабел пред медния при пренос на данни?
    • Провежда електричен ток
    • По-тежък е
    • По-голям капацитет на данни
    • Не пропуска светлина

    Отговор: По-голям капацитет на данни

    Светлинните импулси в оптичното влакно пренасят много повече информация с малки загуби.