Een kritische hoek is de invalshoek van een lichtstraal indien het voldoet aan een stof, of grens, waardoor een breking hoek van 90 graden. De kritische hoek en de invalshoek wordt gemeten vanaf een denkbeeldige lijn die loodrecht staat op de stof waardoor de straal is voorbij. De kritische hoek is het hoogste niveau van de invalshoek voordat de straal de totale interne reflectie moet, waar geen licht doorlaten op de stof of de grens. Wanneer de werkelijke invalshoek groter dan de kritische hoek is, wordt de gehele lichtstraal weerspiegeld terug in het dichtere medium. Zodra de kritische hoek is bekend, kan het worden vergeleken met de werkelijke invalshoek te voorspellen de reflectie en de breking van de straal.
Wat die u nodig hebt
- Referentie van de brekingsindex
- Potlood
- Papier
- Rekenmachine
- Microsoft Excel (optioneel)
Hoe te berekenen van een kritische hoek
De vergelijking voor het berekenen van de kritische hoek is: θ = arcsin (n2/n1), waar θ is de kritische hoek, arcsin is de inverse sinus (een trigonometrische functie), n2 is de brekingsindex van de minder dichte stof en n1 is de brekingsindex van de meer dichte stof. Hoe groter de refractieve index, hoe hoger de dichtheid van de stof.
Informatie die nodig is voor het berekenen van de kritische hoek omvat de brekingsindex (n1 en n2) van de 2 stoffen waardoor de lichtstraal reist. De website vermeld in bronnen kunt u selecteert u de groep en geef vervolgens de stof of het materiaal. Zodra deze twee secties zijn voltooid, retourneert de database de brekingsindex van de stof.
Voor het handmatig berekenen van de kritische hoek, gelieve te verwijzen naar de volgende voorbeeld en de bijbehorende formule.
Voorbeeld: Een lichtstraal passeert vanuit lucht in het water onder een hoek van 27 graden. De brekingsindex voor water is: 1,333. De brekingsindex voor lucht is: 1.000293. Wat is de kritische hoek?
Θ = arcsin(n2/n1)
Θ = arcsin (1.000293/1.333)
Θ = arcsin (0.750407352)
Θ = 48.625675
Θ = 48.6 graden.
In dit voorbeeld is de kritische hoek (48.6 graden) groter dan de invalshoek (27 graden). Dit betekent dat het licht was gebroken en terug te vinden zoals het doorgegeven vanuit de lucht in het water in plaats van alle van het licht hetgeen tot uitdrukking komt.Voor het berekenen van de kritische hoek met Excel, gelieve te verwijzen naar de volgende voorbeeld en de bijbehorende formules die moeten worden opgenomen in het Excel-werkblad.
Hetzelfde voorbeeld zal worden gebruikt voor het berekenen van de kritische hoek met Excel, zoals het moest handmatig berekenen.
Voorbeeld: Een lichtstraal passeert vanuit lucht in het water onder een hoek van 27 graden. De brekingsindex voor water is: 1,333. De brekingsindex voor lucht is: 1.000293. Wat is de kritische hoek?
Label in rij 1, kolom A tot en met E als volgt: "n2," "n1," "n2/n1," "arcsin n2/n1" en "Radialen naar graden (kritische hoek)."
In rij 2 Voer de volgende gegevens in elke kolom; A: "1.000293," B: "1,333," C: "= A2/B2," D: "ASIN(C2) =" en E: "= DEGREES(D2)." De kritische hoek wordt gevonden in cel E2, 48.6 graden.![]()
Om te begrijpen en gebruiken van de kritische hoek, is het belangrijk om te begrijpen van de invalshoek. Informatie over de invalshoek vindt u hier als referentie-instrument dat u de informatie uit de berekening van de kritische hoek te gebruiken.
De invalshoek is de hoek waartegen een lichtstraal een oppervlak of grens passeert. De invalshoek wordt gemeten van een denkbeeldige lijn die loodrecht op het oppervlak of de grens waardoor de lichtstraal passeert. Hoe groter de invalshoek, de meer de lichtstraal is parallel aan de oppervlakte of de grens.
- Een klassiek voorbeeld van totale interne reflectie is een diamant, waar het licht is in wezen gevangen in de diamant en de schittering van de diamant is gewoon het zien van de lichtstralen stuiteren rond de binnenkant van de diamant.
