Hvad beskriver bedst, hvorfor den kritiske vinkel på en luftglasgrænse er 39,3?

* Brydning: Når lys bevæger sig fra et medium til et andet (som luft til glas), bøjer det sig. Denne bøjning skyldes ændringen i lysets hastighed i forskellige medier. Brydningsindekset (n) for et materiale kvantificerer denne ændring i hastighed.

* Kritisk vinkel: Den kritiske vinkel er den specifikke forekomstvinkel, hvor lys, der kører fra et tættere medium (glas, i dette tilfælde) til et mindre tæt medium (luft) brydes langs grænsen. Enhver forekomstvinkel, der er større end den kritiske vinkel, resulterer i total intern reflektion, hvor lyset reflekteres fuldstændigt tilbage i det tættere medium.

* Snells lov: Denne lov styrer forholdet mellem vinklerne for forekomst og brydning og indekserne for brydning af de to medier. Matematisk udtrykkes det som:n1 * sin (θ1) =n2 * sin (θ2), hvor:

* N1 og N2 er indekserne for brydning af henholdsvis det første og andet medie.

* θ1 er forekomsten.

* θ2 er brydningsvinklen.

Hvorfor 39,3 °?

1. luft: Luft har et indeks for brydning på cirka 1,00.

2. glas: Brydningsindekset varierer afhængigt af dens type, men en typisk værdi er omkring 1,52.

3. I den kritiske vinkel er brydningsvinklen 90 °: Dette betyder, at lyset bevæger sig langs grænsen.

4. Anvendelse af Snells lov:

* N1 =1,52 (glas)

* n2 =1,00 (luft)

* θ2 =90 °

* Løsning for θ1 (den kritiske vinkel) får vi ca. 39,3 °.

Derfor er den kritiske vinkel på 39,3 ° for en luftglasgrænse en direkte konsekvens af forskellen i indeks for brydning mellem luft og glas og den specifikke opførsel af lys i denne vinkel i henhold til Snells lov.