Решение: Полное внутреннее отражение
Статья к заданиюСветоводы
Волоконная оптика является относительно молодой областью науки и техники, которая занимается изучением явлений, возникающих при распространении света в волоконных световодах.
Волоконный световод представляет собой длинную тонкую нить, как правило, из стекла, имеющую сложную внутреннюю структуру. В простейшем случае световод состоит из сердцевины с показателем преломления n₁, оболочки с показателем преломления n₂ (при этом n₁ > n₂) и защитного покрытия. Сердцевина и оболочка обеспечивают распространение излучения, а внешнее покрытие (полимерное, металлическое и пр.) предохраняет световод от внешних воздействий.
Структура волоконного световода
Распространение света в волоконных световодах основано на явлении полного внутреннего отражения. Это явление наблюдается при переходе излучения из среды с большим показателем преломления (n₁) в среду с меньшим показателем (n₂). При углах падения, больших или равных предельному углу, наблюдается полное внутреннее отражение. Критический угол определяется соотношением sin θ = n₂ / n₁.
Таким образом, если среду с большим показателем преломления на достаточно большом расстоянии окружить средой с меньшим показателем преломления, можно обеспечить распространение света за счёт явления полного внутреннего отражения.
Чертёж перерисован вручную — открыть оригинал из банка
Используя материал о распространении света в волоконных световодах, определите, при падении какого луча на границу раздела двух сред наблюдается явление полного внутреннего отражения.
Решение по шагам
3 шагаЛуч падает из среды с показателем преломления $n_1$ в среду с показателем $n_2$, причём $n_1 > n_2$.
$$n_1 > n_2$$Для полного внутреннего отражения угол падения должен быть больше предельного угла. На рисунке луч 2 соответствует предельному углу, а луч 3 падает под большим углом.
Следовательно, полное внутреннее отражение наблюдается для луча 3.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Выбрать луч 2, который соответствует предельному углу и преломляется вдоль границы.
Перепутать больший и меньший показатели преломления сред.