Бесплатные калькуляторы
⌕ Поиск

Примеры запросов: процентыипотекаплощадь✓ 660 работающих калькуляторов

ОПТИКА · ОНЛАЙН

Критический угол полного внутреннего отражения

Если свет идёт из оптически более плотной среды в менее плотную, при достаточно большом угле падения преломлённый луч исчезает, и вся энергия отражается — наступает полное внутреннее отражение. Калькулятор находит предельный (критический) угол как арксинус отношения показателей преломления n₂/n₁ и выводит его в градусах или радианах.

✓ Бесплатно⌁ С пояснением✦ Без регистрации
▦
КАЛЬКУЛЯТОР

Введите данные

n₁ — показатель среды, из которой идёт свет; n₂ — среды, в которую он выходит. Значение не больше 1.
Результат в выбранных единицах.
✓ Исходные значения передаются серверу только для выполнения расчёта. Регистрация не нужна.
ВАШ РЕЗУЛЬТАТ✓ Вычислено

Обратная тригонометрическая функция

Угол°41,810317

«Копировать картинку» помещает изображение результата в буфер обмена без сохранения файла — его можно сразу вставить в мессенджер или документ. Картинка и PDF содержат ссылку на calc-calc.ru.

Главное значение обратной тригонометрической функции, не все решения уравнения.

Был ли калькулятор полезен?Одно касание — и мы поймём, какие инструменты улучшать.
ПОДРОБНЫЙ РАЗБОР · ФОРМУЛЫ И ПРИМЕРЫ

Предельный угол полного отражения: как найти его для стекла, воды и алмаза

Полное внутреннее отражение лежит в основе оптоволоконной связи, блеска алмаза и «зеркального» дна водоёма, видимого снизу. Явление наблюдается, когда свет идёт из среды с большим показателем преломления в среду с меньшим и падает на границу под достаточно большим углом.

Критический угол полного внутреннего отражения определяется отношением показателей преломления. Калькулятор берёт это отношение, вычисляет арксинус и выдаёт угол. Ниже показано, как получить формулу, как её применять и где скрываются типичные ошибки.

Откуда берётся формула: закон Снеллиуса

Закон преломления связывает углы: n₁·sin α = n₂·sin β. При выходе из плотной среды в менее плотную угол преломления β больше угла падения α. Когда β достигает 90°, преломлённый луч скользит вдоль границы.

Подстановка β = 90° даёт sin α_кр = n₂ / n₁. Углы больше критического не удовлетворяют закону преломления, и весь свет возвращается в первую среду.

Типичные значения для знакомых пар сред

Для границы стекло — воздух при n = 1,5 отношение равно 0,6667, и критический угол около 41,81°. Для воды с n ≈ 1,333 получается 48,59°. Алмаз с показателем около 2,42 даёт всего 24,4°, поэтому свет в нём многократно отражается и создаёт яркую игру.

Малый критический угол означает, что полное отражение возникает легко. Именно по этой причине гранёные камни с высоким показателем преломления выглядят особенно блестящими, а лучи в волоконных световодах удерживаются у оси.

Как правильно подготовить входные данные

Нужно выбрать n₁ как показатель среды, откуда идёт луч, и n₂ как показатель среды, куда он должен выйти. Вводят частное меньшего значения на большее. Если случайно поделить наоборот, получится число больше 1, и калькулятор не примет его: это защита от ошибки.

Показатели берут из справочников для нужной длины волны, обычно для жёлтой линии натрия около 589 нм. Воздух считают равным единице с очень малой погрешностью. Для точных расчётов учитывайте температуру и состав стекла.

Границы модели и распространённые заблуждения

Критический угол относится к плоской границе. Для кривых поверхностей угол падения меняется от точки к точке, и полное отражение возникает лишь на части поверхности. Для световода нужно также учитывать апертуру и изгибы.

Распространено заблуждение, что при углах больше критического свет «не проходит» совсем. Затухающая волна проникает на малую глубину, порядка длины волны, и это используют в датчиках и микроскопии нарушенного полного отражения.

Практическое применение предельного угла

Явление полного отражения используют в призмах бинокля и перископа: стеклянная призма с углом падения 45° превосходит критический для стекла и работает как зеркало без потерь на металлическом покрытии. Это надёжнее и ярче, чем зеркала с напылением.

В оптическом волокне свет идёт по сердцевине с большим показателем, а оболочка имеет немного меньший. Лучи, падающие на границу под углом больше критического, возвращаются внутрь и распространяются на километры. Расчёт критического угла лежит в основе числовой апертуры волокна.

Наконец, явление видно в быту: заглянув в стакан с водой снизу, вы увидите серебристую поверхность, а под водой заметите «зеркало» на границе воды и воздуха. Калькулятор позволяет проверить, при каких углах оно возникает.

Если после ввода вы получили угол, превышающий реальный угол падения луча, значит, полного отражения не будет, и часть света выйдет во вторую среду. Сравнивайте именно угол падения, отсчитанный от нормали к границе, а не от самой границы.

Формула расчёта

ОСНОВНАЯ ФОРМУЛА

θ_кр = arcsin(n₂ / n₁)

Проверенные примеры

Стекло — воздух

Показатель стекла 1,5, воздуха 1. Найдите критический угол.

n₂/n₁ = 1/1,5 ≈ 0,6667, θ = arcsin(0,6667) ≈ 41,81°.

Вода — воздух

Показатель воды 1,333, воздуха 1.

n₂/n₁ ≈ 0,75, θ ≈ 48,59°.

Как пользоваться онлайн-калькулятором

  1. Разделите меньший показатель преломления на больший: n₂ / n₁.
  2. Введите это отношение в поле (оно не может превышать 1).
  3. Выберите градусы или радианы и нажмите «Вычислить».
  4. Лучи с углом падения больше найденного отражаются полностью.
ВОПРОСЫ И ОТВЕТЫ

Частые вопросы

Почему отношение не может быть больше 1?

При переходе в среду с большим показателем преломления луч всегда преломляется, и полного отражения не бывает. Арксинус от числа больше 1 не существует.

Что происходит при угле ровно критическом?

Преломлённый луч скользит вдоль границы, угол преломления равен 90°. Для больших углов преломлённого луча нет, остаётся только отражённый.

Зависит ли угол от длины волны?

Да, показатель преломления зависит от длины волны (дисперсия), поэтому для красного и синего света критические углы немного различаются.

Похожие калькуляторы

▦ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИКА

Формула тонкой линзы

Введите фокусное расстояние линзы и расстояние до предмета — получите положение изображения, увеличение и оптическую силу в диоптриях.

ПОДЕЛИТЬСЯ ИНСТРУМЕНТОМ

Встроить на свой сайт

Вставьте этот код в HTML-блок на своём сайте. Посетители смогут пользоваться калькулятором без перехода.

Прямая ссылка: https://calc-calc.ru/embed/calc_030208/

Предварительный просмотр