0: Привет всем любителям физики и физического эксперимента с вами, Андрей Щетников. Наш сегодняшний ролик будет посвящён полному внутреннему отражению света, и мы начнём его с про

1: Опыта я направляю луч лазерной указки через стенку аквариума на верхнюю поверхность воды и вижу, что луч отражается внутри воды от этой поверхности, как будто бы она была зеркальной.

2: Теперь я направлю луч лазера на боковую стенку кюветы и опять вижу, как он отражается от стенки, уходит внутрь воды, и даже могу сделать так, чтобы этих отражений получилось не 1, a2 и.

3: Это явление полного внутреннего отражения. Нам надо объяснить и научиться рассчитывать. И в данном случае объяснение идёт об руку с расчётами. Для начала рассмотрим луч света, падающий из воздуха в

4: Воду. Угол преломления бета связан с углом падения альфа законом снеллиуса синус бета поделить на синус альфа равняется единица на н и поскольку показатель преломления воды, но.

5: Больше единицы. А показатель преломления воздуха мы считаем равным единице. Угол преломления меньше угла падения. Обратим путь светового луча, и пусть он выходит из воды. Воздух теперь бета, угол падения.

6: E on меньше угла преломления альфа будем постепенно увеличивать угол бета, при этом угол альфа будет расти ещё быстрее, и в какой-то момент он становится равным 90 градусам выходящий луч.

7: Скользит по поверхности воды. Андрей, ну мы же и дальше можем увеличивать угол падения бета. Куда же денется преломлённый луч? Это хороший вопрос. И чтобы на него ответить, надо посмотреть на реальный опыт, потому что

8: То моя схема была слишком упрощённой. В этом опыте мы используем вращающийся оптический столик, на который установлена полукруглая шайба из оргстекла, и я сейчас разворачиваю столик таким образом, что лучше

9: Падает перпендикулярно поверхности, ну и, стало быть, угол падения равен нулю, угол преломления тоже равен нулю, а теперь я разворачиваю столик, и видно, как угол преломления растёт быстрее.

10: Угла падения. Но обратите внимание, появился также и отражённый луч. И вот сейчас я подхожу к Такому положению, когда угол преломления

11: Достигает 90 градусов, и преломлённый луч исчезает, а остаётся только отражённый, и там, внутри, угол падения равен, конечно, углу отражения. И вот это

12: Это явление мы и называем полным внутренним отражением, и, кстати, этот эффект можно промоделировать в программе алгуд, потому что она умеет правильно рассчитывать интенсивность преломлённого и отражённого лучей.

13: Вблизи критического угла преломлённый луч быстро гаснет и остаётся отражённый луч, как будто поверхность раздела 2 сред становится зеркальной чему же равен угол полного внутреннего отражения в критической ситуации?

14: Угол преломления альфа это 90 градусов, и синус его равен единице, а поэтому синус бета есть единица на н и для воды коэффициент преломления н составляет 1 целую 30.

15: 3/100, а значит угол бета равен 54 градусам, а для оргстекла коэффициент преломления н это 1,5 угол бета 47 градусов. Ну а для оптических стёкол показатель.

16: Преломление может быть ещё больше, и угол, соответственно, будет ещё меньше, и чтобы посмотреть, как полное внутреннее отражение может применяться в оптических приборах. Возьмём вот эту призму из оргстекла, у которой

17: 1 из граней срезана под углом в 45 градусов, это даже чуть меньше, чем 47, я ставлю её перед собой и поднимаю наверх фломастер, и вижу его отражение в этой грани грань.

18: Работает как зеркало схожие призмы используются в призматических биноклях, они переворачивают изображение, чтобы мы не видели его вверх ногами, и позволяют получить длинный ход лучей внутри компактной констру.

19: Инструкции. И в такой оптической системе нет потерь на отражающих поверхностях, так как в ней используется полное внутреннее отражение. И вот Андрей рассказал теорию полного внутреннего отражения, и мы можем

20: Перейти к разным интересным опытам. И вот я приготовил здесь 2 ложки, 1 из которых мы тщательно закоптили, и она настолько Чёрная, что почти полностью поглощает весь падающий на неё свет.

21: Опустим обе ложки под воду, и, о, чудо. Закопчённая ложка блестит, как зеркало. Вы думаете, что Копоть смылась водой? Ничего подобного. Достанем ложки. Копоть осталась на месте. И обратите внимание.

22: Внимание, что поверхность закопчённой ложки практически сухая.

23: Сажа не смачивается водой, и когда мы погружаем ложку под воду, она затягивает за собой тонкий слой воздуха, луч зрения, выходящий из глаза, преломляется наверху, падает на границу воды и воздуха под заметным углом и испы.

24: Испытывает полное внутреннее отражение, именно поэтому поверхность ложки выглядит зеркальной опустим закопчённую ложку под воду и подставим её под луч лазера этот луч отражается от её поверхности, как будто сажа на ложке.

25: Вообще нет.

26: Для следующего опыта мы собрали вот эту установку. Здесь стоит бутылка с водой, в которую вставлена трубка, и лазер настроен так, чтобы его луч светил точности через эту трубку. И сейчас я

27: Я открою пробку, чтобы полилась вода, струя искрится, я подставляю под струю белый экран, и мы видим на нём яркое пятно, как будто луч лазера искривился вместе со струёй воды, и понятно, почему так получается.

28: Луч лазера падает на границу, струи из толщи воды под большим углом испытывает полное внутреннее отражение, снова отражается и так далее, а для следующего опыта я

29: Изогнул стеклянную палочку в пламени газовой горелки, а теперь посветим в торец этой изогнутой стеклянной палочки, и мы видим тоже самое, что и с изогнутой струёй воды цвета.

30: Испытывает полное внутреннее отражение и выходит из другого торца если сделать стеклянное волокно тонким, оно будет гибким. В этом оптоволоконном кабеле соединено вместе очень большое число тонких гибких волокон.

31: Чтобы изображение на выходе было ярким, подсветим картинку на входе фонариком, теперь с помощью такого кабеля можно даже читать.

32: Впервые оптоволоконные кабели использовали в медицине для эндоскопии внутренних органов, а сегодня такие кабели составляют основу быстрой и эффективной связи, а теперь настало время нашего традиционного.

33: Заключительного вопроса. И для него мне понадобится только вот этот стакан с водой. Сейчас стакан пустой и мои пальцы за ним отлично видно. А теперь я налью в стакан воду.

34: И пальцы исчезают. Но если я прижму их поплотнее к стенке стакана, то становятся видны отпечатки пальцев. Ослаблю нажим, отпечатки исчезли снова на

35: Жму отпечатки появились как вы думаете, почему это происходит, ваши соображения на этот счёт пишите в комментариях к этому ролику на YouTube.