Fizică Optică
Exercitii rezolvate reflexia totala a luminii clasa 9
Reflexia totală a luminii apare când lumina trece dintr-un mediu mai dens optic într-unul mai puțin dens, iar unghiul de incidență depășește unghiul limită. În acest caz, întreaga lumină se reflectă, nu mai există rază refractată. Unghiul limită se calculează cu formula sin(θ_lim) = n₂/n₁, unde n₁ este indicele de refracție al mediului mai dens, n₂ al celui mai puțin dens.
Exercițiu 1: Calcularea unghiului limită
- 1 Enunț Lumina trece din sticlă (n₁=1,5) în aer (n₂=1). Calculează unghiul limită.
- 2 Formula sin(θ_lim) = n₂/n₁ = 1/1,5 = 0,6667
- 3 Calcul θ_lim = arcsin(0,6667) ≈ 41,8°
- 4 Interpretare Dacă unghiul de incidență în sticlă este >41,8°, apare reflexia totală.
Exercițiu 2: Aplicare în fibră optică
- 1 Enunț O fibră optică are miezul cu n₁=1,46 și învelișul cu n₂=1,42. La ce unghi maxim poate intra lumina în fibră pentru a rămâne prin reflexie totală?
- 2 Unghi limită în fibră sin(θ_lim) = n₂/n₁ = 1,42/1,46 = 0,9726 → θ_lim = arcsin(0,9726) ≈ 76,5°
- 3 Unghi de acceptanță Unghiul maxim de intrare în aer: sin(θ_max) = n₁·sin(90°-θ_lim) = 1,46·sin(13,5°) ≈ 0,341 → θ_max ≈ 19,9°
- 4 Concluzie practică Lumina trebuie să intre în fibră la unghi <19,9° față de axă pentru a fi transmisă eficient.
Verifică întotdeauna dacă n₁>n₂ înainte de a aplica reflexia totală - altfel fenomenul nu apare.