Page 51 - การจัดประสบการณ์การเรียนรู้วิทยาศาสตร์
P. 51
แสงและทัศนูปกรณ์ 11-43
มุมว ิกฤตจ ึงเป็นม ุมต กกระท บในต ัวกลางท ี่ม ีด ัชนีห ักเหม ากกว่าท ี่ท ำให้เกิดม ุมห ักเหในต ัวกลางท ี่ม ี
ดัชนีห ักเหน ้อยก ว่าโต 90๐ พอดี และจ ากก ฎของส เนลล์ในก รณีท ี่มุมต กกระทบเป็นม ุมวิกฤต จะได้
sin θ90c๐ = nn12 ห ร อื s i n θ c = nn12 เนอื่ งจาก sin 90๐ = 1
sin
ถ้าเกิดมุมวิกฤตในตัวกลางที่มีดัชนีหักเหเป็น n ซึ่งผิวรอยต่อสัมผัสกับอากาศ (n2 = 1) จะได้
θc = n1
sin
( )จึงได้ θc = sin_1 n1 ..........(11.5)
ถ้าเพิ่มมุมตกกระทบให้โตกว่ามุมวิกฤต จะไม่มีรังสีแสงผ่านไปสู่ตัวกลางที่มีดัชนีหักเหน้อยกว่า
แม้ว่าตัวกลางที่แสงตกกระทบจะเป็นตัวกลางโปร่งใส โดยรังสีแสงจะสะท้อนกลับมายังตัวกลางเดิม เรียก
ว่า การสะทอ้ นกลบั ห มดภายใน (total internal reflection) หรือเรียกส ั้นๆ ว่า การส ะทอ้ นกลบั ห มด ดังภาพ
ที่ 11.34
ภาพท่ี 11.34 การส ะท้อนกลบั ห มดในน้ำแ ละแ กว้
เนื่องจากดัชนีห ักเหข องน้ำเป็น 4/3 และดัชนีหักเหข องแก้วเป็น 3/2 มุมวิกฤตของน้ำแ ละมุมวิกฤต
ของแก้วจ ึงมีค ่าเป็น
( ) ( )θc,water = sin_1 43 ≈ 49๐ และ θc,glass = sin_1 23 = 42๐
การสะท้อนกลับหมดในน้ำ เมื่อแสงเคลื่อนผ่านน้ำออกสู่อากาศ จึงเกิดขึ้นเมื่อมุมตกกระทบโต
กว่า 49๐ ขณะที่การสะท้อนกลับหมดในแก้ว เมื่อแสงเคลื่อนผ่านแก้วออกสู่อากาศ เกิดขึ้นเมื่อมุมตก
กระทบโตกว ่า 42๐
