III.13. Reflexia totală. Aplicațiile reflexiei totale

👀 Experiment: Reflexia totală a luminii.
🔥 Atenție! Nu îndrepta lumina laserului spre ochi!

Materiale necesare:
Semicilindru din plexiglas (sticlă), disc Hartl, laser.

Modul de lucru:

• Așază piesa semicilindrică pe discul Hartl astfel încât centrul ei să fie în centrul discului și raza incidentă să treacă din plexiglas în aer.
• Urmărește mersul razei incidente și a celei de reflexie și refracție, pentru diferite unghiuri de incidență.

  Când indicele de refracție a primului mediu este mai mare decât a celui de-al doilea mediu (plexiglas-aer) și unghiul de incidență este mai mare decât unghiul limită, lumina se reflectă total.

Reflexia totală este fenomenul în care are loc numai fenomenul de reflexie, fără formarea razei refractate (unghiul de refracție este de 90°).

Pentru a avea loc fenomenul de reflexie totală trebuie îndeplinite două condiții:

1. Indicele de refracție al primului mediu să fie mai mare decât al celui de-al doilea mediu, adică n₁ > n₂ .

2. Unghiul de incidență să fie mai mare decât unghiul limită ( notat cu l ), unghi specific fiecărei perechi de medii care îndeplinește condiția n₁ > n₂

Desen reflexie totală:

👀 Experiment: O oglindă inedită cu reflexie totală

👀 Experiment: Laserul captiv în jetul de apă.
🔥 Atenție! Nu îndrepta lumina laserului spre ochi!

👀 Experiment: Moneda care dispare.

👀 Experiment: Reflexia totală în apă.
🔥 Atenție! Nu îndrepta lumina laserului spre ochi!

Unghiul limită al unei perechi de medii nu trebuie învățat. El se calculează aplicând a doua lege a refracției și punând condiția reflexiei totale

Vei folosi calculatorul pentru a calcula sinusurile și arcsinusurile.

Exemple:

1. Pentru perechea de medii plexiglas – aer , avem n₁ = 1,5 – n₂ = 1

2. Pentru perechea de medii apă – aer, avem n₁ = 1,33 – n₂ = 1

Aplicații

Reflexia totală are două mari aplicații: reflexia totală în prisme și reflexia totală în fibre optice.

👀 Experiment: Aplicațiile reflexiei totale.
🔥 Atenție! Nu îndrepta lumina laserului spre ochi!

I. Reflexia totală în prisme de sticlă este folosită pentru a devia sau a întoarce un fascicul de lumină. Pe acest principiu funcționează catadioptrii roșii (ochi de pisică). Catadioptrii sunt plasați în spatele vehiculelor (automobile, motociclete, biciclete) sau pe panourile de semnalizare și întorc lumina farurilor pe direcția pe care a venit.

II. Reflexia totală în fibre optice sau jeturi de apă

Fibrele optice sunt tuburi subțiri de sticlă sau plastic prin care lumina suferă o succesiune de reflexii totale.

Fibrele optice au două mari aplicații:

II.1. În comunicații pentru transportarea unor cantități mari de informații (programe TV, internet la computer, convorbiri telefonice etc. ).

II.2. În medicină la construcția endoscopului. Endoscopul este format din mănunchiuri de fibre optice, care introdus în interiorul corpului, unul trimite lumina către organul studiat (stomac, plămân, intestin), celălalt aduce înapoi imaginea acestuia, care apare pe un monitor.