i
i
“1252-Jakob-odboj” — 2010/7/22 — 13:08 — page 1 — #1 i
i
i
i
i
i
List za mlade matematike, fizike, astronome in računalnikarje
ISSN 0351-6652
Letnik 23 (1995/1996)
Številka 1
Strani 26–29
Tilka Jakob:
PRESENETLJIVI PRIKAZ POPOLNEGA NOTRANJEGA
ODBOJA
Ključne besede: fizika, optika, svetloba, odboj.
Elektronska verzija: http://www.presek.si/23/1252-Jakob.pdf
c© 1995 Društvo matematikov, fizikov in astronomov Slovenije
c© 2010 DMFA – založništvo
Vse pravice pridržane. Razmnoževanje ali reproduciranje celote ali
posameznih delov brez poprejšnjega dovoljenja založnika ni dovo-
ljeno.
Fizika I
PRESENETLJIVI PRIKAZ POPOLNEGA
NOTRANJEGA ODBOJA
1. PRIKAZ
Slika 1 prikazuje stekleno bučko, napolnjeno približno do polovice s frni-
kulami. Bučka stoji na tleh velike st eklene posode, delno napolnjene z
vodo.
svetlob"i
žarek. ~
za-mašek $veUohni žarei:
:l,
Slika l.
Slika 2 je fotografija z vrha steklene bučke navpično navzdol. Črni
krog na sredini steklene bu čke j e gumijasti zamašek . Frnikule lahko vi-
dimo skozi tisti del steklene bučke, ki j e nad vodno gladino .
Slika 2.
Fizika 27
Če v posodo dotočimo vodo, frnikul ne vidimo več. (Glej sliko 3.)
Slika 3.
Na sliki 4 vidimo, da so frnikule še zmeraj skrite, tudi če se opazovalec
nekoliko odmakne od navpičnice. Pri večjem odmiku postanejo frnikule
spet vidne. Na sliki vidimo označbo, ki j e natisnjena na zunanji površini
steklene bu čke, in njeno podobo, ki je nastala zaradi odboja od notranj e
površine.
Slika 4.
Fizika I
2. RAZLAGA
Oglejmo si podrobneje svetlobna žarka 1 in 2 s slike 1.
Robovi steklene bučke so strmo nagnjeni , Svetlobni žarek 1, ki gre
od fmikule proti opazovalcu , potuje skozi zrak, nato skozi steklo v vodo,
ter na koncu v zračni prostor (glej sliko 5).
Najprej prehaja iz optično redkejše snovi v optično gostejšo snov, kjer
se svetlobni žarek lomi proti vpadni pravokotnici. Pri prehodu iz stekla
v vodo pa se svetlobni žarek lomi od vpadne pravokotnice. Prav tako se
svetlobni žarek lomi od vpadne pravokotnice, ko gre iz vode v zrak.
Zato frnikul ne vidimo, če gledamo od vrha steklene bučke navpično
navzdol. Potopljeni del bučke je videti zelo svetal zaradi popolnega od boja
svetlobe iz okolice.
Na sliki 6 vidimo potek svetlobnega žarka 2 s slike 1. 'PI predstavlja
vpadni kot, 'P2 lomni kot znotraj steklene bučke, 'P3 pa kot žarka v bučki.
Slika 5. Slika 6.
Če se kot 'PI povečuje, se povečuje tudi kot 'P3. Pri mejni vrednosti
kota 'PI postane kot 'P3 enak 900 . Za kote 'PI, ki so večji od te mejne
vrednosti, se žarek na meji med steklom in zrakom v celoti odbije. Zato
govorimo o popolnem odboju, Mejni kot 'PI lahko izračunamo takole:
Updtevamo lomni rakon za vs&o plwkev na sliki 6 in za (pa post* 
v i m  90°, d o b b  nl sin r p ~  = ira sin p z  = ns sin yrs = ns. 
Ce vsbavima za nt = 1.33 (lomni kvocient za vode) in nj = 1.00 
(lomni kvocient za zrak), sledi: 
1.33 sin pl = 1.00 
sin pl = 1/1.33 = 0.752 
rpl  w 4 9 O .  
Tako smo, neodviano od lomnega kvocienta ra steklo nz, dobili rnejni 
kot totdnega odboja aa prehod iz vode v a&, iarki, ki imajo vpadni 
kot manjii od 4g0, se le delno odbijejo. 
& je steklena buEka v zraku, sta nl in na enaka 1.00 in popolnega 
odbaja d,mj je P I =  rg3. 
Pri pmkusu smo nporabi 
- ~tekleno p m d o  (27 an x 17 em x 20 ern), 
- stekleno buEko (1000 ml), 
- 100 frnikul a premerom 1.5 em, 
- re~makk ,  
Za popetsttitev lahko v majhnih skupinah prikdemo, hko hnikule 
pmtopno izginjajo, ob dodajanju vode, v zunanjo posodo. Po ragovoru 
in ralagi t g a  dtsperimenta odstrasirno xam&ek in nat&tm vodo v ate- 
kleno bu6k0, da bado frnikule postale ponovno vidne. Namesta frniZrul 
uporabimo bonbone, a katerimi se po p d u s u  lahko tudi posladkamo.