Co to jest kąt graniczny?
Kąt graniczny to taki kąt padania światła na granicę dwóch ośrodków, przy którym promień załamany biegnie dokładnie wzdłuż granicy ośrodków. Zjawisko występuje wtedy, gdy światło przechodzi z ośrodka optycznie gęstszego do rzadszego, czyli z ośrodka o większym współczynniku załamania do ośrodka o mniejszym współczynniku załamania.
Związek z całkowitym wewnętrznym odbiciem
Jeżeli kąt padania jest większy od kąta granicznego, promień nie przechodzi do drugiego ośrodka, lecz ulega całkowitemu wewnętrznemu odbiciu. To zjawisko jest wykorzystywane m.in. w refraktometrach.
Dla przejścia światła z ośrodka 1 do ośrodka 2, gdy n1 > n2, zależność ma postać:
sin αgr = n2 / n1
gdzie:
- αgr — kąt graniczny,
- n1 — współczynnik załamania ośrodka gęstszego optycznie,
- n2 — współczynnik załamania ośrodka rzadszego optycznie.
Znaczenie w refraktometrze
W refraktometrze obserwuje się granicę między polem jasnym i polem ciemnym. Położenie tej granicy zależy od kąta granicznego, a ten zależy od współczynnika załamania badanej próbki. Dzięki temu można oznaczać np. stężenie cukru w roztworach, czystość cieczy lub identyfikować substancje.
Wskazówka egzaminacyjna
Jeżeli na schemacie widzisz promień graniczny, kąt graniczny, pryzmat i podziałkę z polem jasnym oraz ciemnym, najczęściej chodzi o refraktometr.