Zákon odrazu, Snellův zákon lomu, totální odraz

Na optickém disku s půlkruhovou čočkou demonstrujeme zákon odrazu, Snellův zákon lomu a jev totálního odrazu.

Zákon odrazu říká, že úhel dopadu se rovná úhlu odrazu (úhly jsou vždy měřeny jako odklon od kolmice k rozhraní).

Snellův zákon lomu vztahuje úhly dopadu $\vartheta_1$ a průchodu $\vartheta_2$ jako $n_1 \sin \vartheta_1 = n_2 \vartheta_2$ , kde $n_1$ a $n_2$ jsou indexy lomu jednotlivých prostředí. Pro $n_1 < n_2$ – tedy průchod z opticky řidšího do opticky hustšího prostředí – je $\vartheta_1 > \vartheta_2$ – dochází tedy k tzv. lomu ke kolmici. Pro $n_1 > n_2$ – tedy průchod z opticky hustšího do opticky ridšího prostředí – je $\vartheta_1 < \vartheta_2$ – dochází tedy k tzv. lomu od kolmice.

Úhel průchodu ale nemůže být větší než 90°. Pro průchod z opticky hustšího do opticky řidšího prostředí, že existuje kritický úhel dopadu $\vartheta_1 = \vartheta_C$ , kdy je $\vartheta_2 = \frac{\pi}{2}$ . Ze Snellova zákona ihned plyne $\sin \vartheta_C = \frac{n_2}{n_1}$ . Pro úhly dopadu větší než je kritický úhel světlo neprochází a dochází k totálnímu odrazu.

Aparatura. Nastavitelná lampa, čočka f = +150 mm s nasazenými štěrbinami, optický disk s půlkruhovou čočkou.

Detail štěrbin přichycených na čočce.

Lom z opticky řidšího do opticky hustšího prostředí. Úhel dopadu 0°.

Lom z opticky řidšího do opticky hustšího prostředí. Úhel dopadu 30°. Paprsek se zalamuje ke kolmici.

Lom z opticky řidšího do opticky hustšího prostředí. Úhel dopadu 45°. Paprsek se zalamuje ke kolmici.

Lom z opticky řidšího do opticky hustšího prostředí. Úhel dopadu 60°. Paprsek se zalamuje ke kolmici.

Lom z opticky řidšího do opticky hustšího prostředí. Úhel dopadu 80°. Paprsek se zalamuje ke kolmici.

Lom z opticky řidšího do opticky hustšího prostředí. Úhel dopadu skoro 90°. Paprsek se zalamuje ke kolmici.

Lom z opticky hustšího do opticky řidšího prostředí. Úhel dopadu 0°.

Lom z opticky hustšího do opticky řidšího prostředí. Úhel dopadu 15°. Paprsek se zalamuje od kolmice.

Lom z opticky hustšího do opticky řidšího prostředí. Úhel dopadu 30°. Paprsek se zalamuje od kolmice.

Lom z opticky hustšího do opticky řidšího prostředí. Úhel dopadu 40°. Paprsek se zalamuje od kolmice.

Lom z opticky hustšího do opticky řidšího prostředí. Úhel dopadu přibližně 42°. Paprsek se zalamuje od kolmice pod úhlem téměř 90°.

Úhel dopadu 45°. Dochází k totálnímu odrazu. Paprsek neprochází.

Úhel dopadu 60°. Dochází k totálnímu odrazu. Paprsek neprochází.

Úhel dopadu 75°. Dochází k totálnímu odrazu. Paprsek neprochází.

Úhel dopadu 85°. Dochází k totálnímu odrazu. Paprsek neprochází.