Zadanie 12.3.6: Czy promień wydostanie się ze szklanej obudowy?

Punkty
3 pkt
Dział
Zjawiska falowe · Całkowite wewnętrzne odbicie
Trudność
Poziom trudności: średnie
Poziom programu
Zakres: Podstawa
Zastosowanie kąta granicznego do przewidywania, czy światło wydostanie się ze szkła do powietrza.

Treść zadania

W szklanej osłonie czujnika (ns=1,56n_s=1{,}56) biegnie promień światła, który dochodzi do płaskiej granicy szkło–powietrze. Kąt padania wewnątrz szkła wynosi 43∘43^\circ i jest mierzony względem normalnej. Powietrze ma współczynnik załamania np=1,00n_p=1{,}00. Oblicz kąt graniczny dla tej granicy i ustal, co stanie się z promieniem przy kącie 43∘43^\circ. Oceń, czy można zmienić kierunek promienia tak, aby wydostał się on do powietrza; podaj warunek na kąt padania i sprawdź, co stanie się po jego zmniejszeniu do 35∘35^\circ.

Odpowiedź

Kąt graniczny wynosi około 39,9∘39{,}9^\circ. Przy 43∘43^\circ zachodzi całkowite wewnętrzne odbicie. Promień może wyjść do powietrza po zmniejszeniu kąta padania poniżej 39,9∘39{,}9^\circ; przy 35∘35^\circ załamuje się do powietrza.